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大功率工业设备需要什么样的DC/DC转换器?

供稿:中国工控网 2015/12/25 10:37:54
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工业设备正在迅速向电子化发展,高性能、轻量化、省电化、高可靠性是未来的主要方向。特别是对于大功率的工业设备来说,为确保受到因雷电等导致的突发性浪涌电压时产品的安全性,要求产品的耐压水平高于输入电压。

针对大功率的通信基站和工业设备领域,ROHM目前开发出耐压80V的MOSFET内置型DC/DC转换器“BD9G341AEFJ”。 它可支持高达76V的输入电压,对于通信基站和FA设备的主要电压范围 48V下的突发浪涌电压拥有很大余量,可实现应用的高可靠性。

高耐压DC/DC有助于提升能效和可靠性

ROHM半导体(上海)有限公司应用技术二部高级经理周劲表示,大功率工业设备产品中,可支持大功率的功率元器件和电源IC节能型半导体的应用越来越广泛。而因为4G智能手机的快速普及,使得通信基站市场增长迅速。此外,工厂FA设备、电机等应用领域,对于高耐压级别的DC/DC转换器的需求也日益高涨。应对这些需求,ROHM推出这款全新的DC/DC转换器。

据了解,要实现80V耐压DC/DC转换器的关键技术是工艺和模拟电路设计技术。工艺方面,ROHM的BiCDMOS工艺已经发展到了第五代0.13μm。而出于成本和产品特性的综合考量,这款产品采用了已经非常成熟的第三代0.6μm BiCDMOS工艺,它采用独创的2层EPI结构,同时实现了高耐压化和小型化。

利用ROHM的模拟技术的设计优势,这款产品实现了较高的功率转换效率。与一般产品相比,功率效率最大可提高19%、稳定运行时也可提高1.5%(按振荡频率300kHz、电源电压48V、输出电压5V设定时)的电力效率,有助于实现工业设备的节能化。

周劲强调,模拟技术优势还给这款产品带来了独有的保护功能,即使输出引脚发生意外短路,也可抑制发热,防止产品受损。因此,非常有助于提高应用产品的可靠性。而一般产品的保护功能,当输出引脚发生短路(接触)时,因无法抑制产生的热量而使IC过热,最终会使IC损坏。

这款产品仅通过小型8引脚封装(宽4.9mm×长6.0mm×高1.0mm)即实现了80V级的耐高压DC/DC转换器。同时,将一般产品所需要的17个周边零部件削减到12个,有助于降低设计复杂度。

ROHM电源系统技术优势

为了不断提升电源系统的可靠性和性能,ROHM在设计方式上进行了诸多创新。首先,绝缘技术和多芯片结构是一大亮点。通过高绝缘性技术,ROHM实现了高耐压模块与低耐压模块分离的结构,因而能够同时实现高可靠性和更高性能。

其次,支持电源IC的SiC-MOSFET也是ROHM的一大优势。对于耐压超过1000V的MOSFET元器件,采用硅很难创造出导通损耗足够低的器件,但通过SiC则可以实现。与作为耐高压的开关元件被广泛应用的硅材质IGBT相比,SiC-MOSFET的开关损耗仅为1/5左右,因此,在驱动频率越来越高的设备小型化(过滤器、冷却机构)和功率转换效率的提升等方面有望获得显著效果。

此外,ROHM可提供整体解决方案的支持服务。不仅包括电源IC解决方案,还包括从分立元件以及周边元器件在内的解决方案,提供从设计到量产完成的技术支持,帮助用户从一次电源(AC/DC)到POL电源(DC/DC)构建电源系统。

在生产模式方面,多数日系厂商都采取一条龙生产的模式,ROHM也不例外。对此,ROHM公司LSI商品开发本部工业设备战略部部长上林忠史表示,将ROHM最尖端的功率系统工艺和垂直统合型一条龙生产线,可确保产品的特性,并能够为客户提供稳定的长期供货标准。面向工业设备市场,ROHM已开发出众多新产品。电源产品包括电源管理、电机驱动器、功率元器件/模块、智能功率模块。在与工业相关市场的IoT、M2M领域,主要产品有传感器、低功耗MCU、无线通信模块等,这些都是ROHM利用自身研发实力与生产制造实力相结合的高品质产品。

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新闻来源: 电子技术设计

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