ROHM发售4款非常适用于工业电源的SOP封装通用AC-DC控制器IC

发布时间：2024-08-26 13:11
作者：AMEYA360
来源：ROHM
阅读量：1196

　　全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)开发出PWM控制方式*1FET外置型通用控制器IC，非常适用于工业设备的AC-DC电源。目前已有支持各种功率晶体管的4款新产品投入量产，包括低耐压MOSFET驱动用的“BD28C55FJ-LB”、中高耐压MOSFET驱动用的“BD28C54FJ-LB”、IGBT驱动用的“BD28C57LFJ-LB”以及SiC MOSFET驱动用的“BD28C57HFJ-LB”。

ROHM发售4款非常适用于工业电源的SOP封装通用AC-DC控制器IC

　　尽管全球半导体产品短缺的问题已逐步得到缓解，但工业设备等所用的电源产品仍然处于供不应求的状态。尤其是AC-DC控制器IC，由于制造商较少，半导体短缺已成为长期问题，产品开发的需求不断增加。在这种背景下，ROHM通过推出可满足工业设备应用中需求较大的封装和性能要求的PWM控制方式AC-DC控制器IC，助力解决供应短缺问题。

　　此次新产品的输入电压范围为6.9V～28.0V，最大电路电流为2.0mA，最大启动电流为75μA，最大占空比*2为50%，采用标准的SOP-J8(相当于JEDEC标准的SOIC8)封装形式。引脚排列与工业设备电源中常用的通用产品相同，有助于缩短电路变更和新设计的设计周期。新产品的所有型号都支持具有电压滞回的自恢复型低电压误动作防止功能（UVLO）*3。与普通产品±10%左右的阈值电压误差相比，新产品的阈值电压误差更小，仅为±5%，实现了高精度的自恢复启动，有助于提高应用产品的可靠性。

　　不仅如此，新产品还属于长期供货对象产品，可长期稳定供应，有助于寿命长的工业设备持续运行。

　　新产品已于2024年7月开始暂以月产10万个的规模投入量产(样品价格180日元/个，不含税)。前道工序的生产基地为ROHM Hamamatsu Co., Ltd.(日本滨松市)，后道工序的生产基地为ROHM Electronics Philippines, Inc.(菲律宾)。另外，相应的产品也已开始电商销售，在电商平台Ameya360处可购买。

　　未来，ROHM将在产品阵容中逐步新增支持高耐压MOSFET和GaN器件的产品。另外还计划推出支持100%最大占空比的产品。

　　<产品阵容>

ROHM发售4款非常适用于工业电源的SOP封装通用AC-DC控制器IC

　　<应用示例>

　　工业设备：AC-DC电源、电机驱动用的逆变器以及其他通过电源插座供电的应用

　　<电商销售信息>

　　开始销售时间：2024年7月起

　　电商平台：Ameya360

　　新产品在其他电商平台也将逐步发售。

　　・产品信息

　　产品型号：BD28C54FJ-LB、BD28C55FJ-LB、BD28C57HFJ-LB、BD28C57LFJ-LB

　　<术语解说>

　　*1) PWM控制方式

　　PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)是一种使用了半导体的功率控制方式。通过改变一定周期内的导通时间和关断时间比例来控制输出功率。

　　*2) 占空比

　　一定周期内连续脉冲波处于导通状态或关断状态的时间比率。导通状态的比例称为“导通占空比”，关断状态的比例称为“关断占空比”。通常占空比是指处于导通状态的时间比例。

　　占空比(%)=脉冲宽度(t) ÷ 周期 (T)

　　*3) 具有滞回特性的自恢复型欠压保护功能(UVLO)

　　UVLO是“Under Voltage Lock Out”的首字母缩写。当输入电压下降到阈值范围之外时，在IC内部电路出现异常之前安全停止IC工作的功能。自恢复型欠压保护功能由于电压接近阈值电压时，IC会反复停止和重启，变得不稳定，因此通过采用具有滞回特性的保护电路，在IC停止时和重启提供一定范围的电压。

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　　引言　　要实现零碳社会的目标，交通工具的电动化至关重要。更轻、更高效的电子元器件在这一进程中发挥着重要作用。车载充电器(OBC)便是其中一例。紧凑型传递模塑功率模块如何满足当前车载充电器(OBC)的需求?　　正文　　电动交通领域的发展日新月异：为提高车辆的自主性和续航里程，电驱动力总成系统变得越来越 高效和紧凑。车载充电器(OBC)作为这一发展进程中的关键组成部分，必须在保持高效效率的同时，尽可能小型轻量化。这一技术挑战还必须确保成本控制在限定范围内。　　OBC 用于交流充电， 需要由电网( 充电桩) 提供单相或三相电压。单相充电功率范围为 3.6kW~7.5kW，而三相充电功率则支持11kW~22kW。目前，为兼顾成本和效率，市场上的主流OBC 产品以中等功率范围(11kW)为主。22kW的OBC则主要用于高端市场。然而，所有OBC必须支持单相充电，以便在功率受限的情况下仍可为车辆充电。为实现车辆到电网(V2G)和车辆到车辆(V2V)的充电解决方案，越来越需要OBC具备双向充电功能。　　迄今为止，传统OBC的设计主要采用市场上的标准分立器件(THD或SMD封装)进行。尤其对于 SMD器件而言，由于需要通过PCB散热或使用合适的热界面材料将每个独立封装精密地固定在散热器上进行散热，因此存在诸多挑战。这种方案在功率密度提升和系统紧凑性方面已接近极限，而功率模块在新一代产品中则展现出显著的优势。　　图1：OBC的模块化(顶部)架构和集中式(底部)架构　　架构与拓扑　　OBC架构主要有两种(图1)：一种是基于三个相同单相模块的模块化架构;另一种是基于一个三相AC/DC转换器(该转换器也支持单相运行)的集中式架构。这两种架构均可通过单向和双向拓扑实现。　　模块化架构需要更多元器件，从而导致直流链路整体上对储能容量要求提高，进而推高体积和成本。另外，模块化架构还需要额外配置栅极驱动器和电压、电流检测功能。相比之下，集中式架构所需的元器件更少，因此可实现更具成本效益的OBC，这使其已成为高功率密度OBC的首选架构。　　SiC模块可实现更高效率和功率密度　　SiC凭借其卓越的特性，成为非常适用于OBC的功率半导体材料。ROHM的第4代SiC MOSFET采用沟槽结构，实现了超低导通电阻。另外，其非常低的米勒电容可实现超快的开关速度，从而可降低开关损耗。这些特性使得其总损耗更低，进而可减少散热设计负担。　　ROHM已推出专为OBC应用进行了优化的新产品——HSDIP20模块，进一步扩展了EcoSiC™系列的SiC MOSFET产品阵容。该系列模块在全桥电路中集成了4个或6个SiC MOSFET，与采用相同芯片技术的分立器件相比具有诸多优势。　　该系列模块采用氮化铝(AlN)陶瓷将散热焊盘与MOSFET的漏极隔离。这使得其结壳热阻(Rth)非常低，从而无需使用热界面材料(TIM)对散热焊盘与散热器之间进行电气隔离。　　得益于模具材料的应用，功率模块中的各芯片之间实现了电气隔离。这意味着芯片可以比分立器件方案布置得更加紧密(在分立器件方案中则必须考虑PCB上的爬电距离)。这种设计减小了PCB占用面积，同时提升了OBC解决方案的功率密度。　　工作量更少，风险更低　　除了技术优势外，内部隔离功能还可大大简化开发人员的工作：模块内部已内置电气隔离功能。而对于采用分立器件的解决方案，则需要在外部处理隔离问题。模块在交付前已由ROHM进行了相关测试，因此在OBC开发阶段无需再进行额外的电气隔离测试。可见，该系列模块不仅可缩短开发周期并降低开发成本，同时还能降低出现绝缘问题的风险。图2：在800V直流链路电压下，HSDIP模块在不同温度下的开通和关断损耗　　HSDIP20模块还具有第4代SiC MOSFET带来的附加优势：其0V关断电压可降低PCB布局的复杂性和成本。如图2所示，在800V直流链路电压下，采用第4代SiC MOSFET的HSDIP模块在不同温度条件下均表现出较低的开关损耗。图3：基于第4代SiC MOSFET的HSDIP20功率模块产品阵容　　HSDIP20模块的另一个优势在于其可扩展性。ROHM提供丰富的RDS(on)规格和拓扑结构选择，使该系列模块可适用于不同功率范围的OBC应用。目前可提供六款4合1拓扑模块和六款6合1拓扑模块。另外，ROHM还推出一款采用Six-pack拓扑结构的“混合型”模块，该模块通过组合不同RDS(on)的 MOSFET，为图腾柱PFC电路提供低成本解决方案，并可使用同一器件轻松实现单相和三相运行。各种拓扑结构的模块均采用相同封装形式，应用扩展非常便捷。所有功率模块均符合AQG324标准。　　热特性与开关特性　　为了验证HSDIP模块的优势，研发人员对器件进行了特性仿真和测试。在模块的热性能演示中， 采用的是配备36mΩ、1200V SiC MOSFET的Six-pack模块。仿真基于安装在液冷板上的单个模块进行，设定条件为单芯片损耗在25W至35W之间，Ta=Tw=60°C，TIM厚度为20μm，热导率为4.1W/mK。通过同时给芯片施加功率进行仿真，并根据仿真结果绘制出各器件的耗散功率与结温之间的关系曲线图(图4)。图4：HSDIP模块热性能仿真结果　　通过优化内部结构，该系列功率模块实现了非常低的单芯片热阻，在热性能方面具有显著优势。其最高结温远低于SiC MOSFET允许的175°C限值，从而为提升功率密度创造了更大空间，可满足大功率OBC的严苛需求。　　在模拟OBC应用中AC/DC变换级的测试板上，评估了采用36mW、1200V SiC MOSFET的6合1模 块的开关损耗特性。图2中已给出通过该测试获得的开关损耗结果。通过对该模块进行双脉冲测试评估得到的开关损耗结果，同样适用于本文所探讨的双向DC/AC变换级的情况。基于该数据，对11kW系统的双向DC/AC变换级进行仿真(图5)。仿真结果表明，基于采用第4代SiC MOSFET(36mΩ，1200V)的6合1模块构建的11 kW AC/DC变换级，在开关频率为48 kHz并使用强制风冷散热器的条件下，效率可达约99%(该效率值仅考虑了半导体损耗)。图5：HSDIP模块在OBC中双向AC/DC级的效率仿真　　结论　　在电动和混合动力汽车的OBC中，由4个或6个SiC MOSFET构成的模块，相较于分立器件方案具有显著优势。凭借其更高的功率密度，这种模块能够减小OBC的体积和重量，并降低设计的复杂性。 ROHM的HSDIP20模块集成了最新的EcoSiC™ MOSFET，仿真结果表明，将其应用在双向OBC的 AC/DC变换级时，该系列模块不仅展现出优异的热特性，更能实现约99%的效率。　　EcoSiC™是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。　　参考文献　　[1] M. Jankovic, C. Felgemacher, K. Lenz, A. Mashaly and A. Charkaoui，《车载充电器成本与效率考量》[J]。2022年第24届欧洲电力电子与应用会议(EPE'22 ECCE Europe)，德国汉诺威，2022： P.1-P.9。　　关于罗姆　　罗姆是成立于1958年的半导体电子元器件制造商。通过铺设到全球的开发与销售网络，为汽车和工业设备市场以及消费电子、通信等众多市场提供高品质和高可靠性的IC、分立半导体和电子元器件产品。　　在罗姆自身擅长的功率电子领域和模拟领域，罗姆的优势是提供包括碳化硅功率元器件及充分地发挥其性 能的驱动IC、以及晶体管、二极管、电阻器等外围元器件在内的系统整体的优化解决方案。　　了解更多信息，请访问罗姆官网：https://www.rohm.com.cn/
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研讨会速递！ROHM Nano电源技术精讲
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研讨会速递！ROHM Nano电源技术精讲

　　近年来，电源系统主要面临更高耐压，更低功耗，更小型化等需求。ROHM对应这三种课题，利用集团的垂直统合型生产体制，将电路设计，工艺和布局三大模拟技术相融合，开发出了三种Nano电源技术，从而实现高效稳定的电源控制。另外，通过助力应用产品的进一步节能和小型化，为实现无碳社会贡献力量。更多你想了解的ROHM产品和技术分享及展望，均可在本次线上研讨会上找到答案！　　扫描下方海报，报名本次研讨会，共同探讨ROHM Nano技术及相关产品，参与即有机会赢取精美礼品，精彩不容错过！　　研讨会提纲　　1. ROHM的关键技术　　2. "ROHM Nano"技术详解　　3. 满足时代需求的Nano系列及其产品　　4. ROHM对Nano系列展望　　研讨会主题　　解决电源IC困扰的ROHM先进电源技术Nano系列　　研讨会时间　　2025年8月27日上午10点　　研讨会讲师朱莎勤 经理　　朱莎勤于2014年加入罗姆公司，目前在罗姆上海FAE部门担任经理一职，主要负责与车载产品相关的技术支持。在面向车载领域的电源管理技术方面有着丰富的工作经验和专业知识，拥有从电源设计、选型评估到应用的丰富经验，为客户进行选型指导和技术支持。　　关于Nano系列　　罗姆的电源技术一直追求小型化和节能化。Nano系列是采用了模拟技术的一种新型电源技术。从开发到制造的全过程都由罗姆自行完成，实现了贯穿始终的生产体制的Nano系列，作为满足市场要求的电源IC将为社会做出贡献。　　超高速脉冲控制技术 Nano Pulse Control™　　超低消耗电流技术 Nano Energy™　　超稳定控制技术 Nano Cap™　　更多内容点击前往查看：　　https://www.rohm.com.cn/support/nano?utm_medium=social&utm_source=wechat&utm_campaign=WeChat%EF%BC%88infor%EF%BC%89&utm_content=250806&openid=ot4DKs6HygwKJWbVFmco7o-TQNb0　　“Nano Pulse Control™”、“Nano Energy™”和“Nano Cap™”是 ROHM Co.，Ltd. 的商标或注册商标。　　相关产品新闻　　电池耗电量显著减少！ROHM开发出静态电流超低的运算放大器　　ROHM开发出可更大程度激发GaN器件性能的超高速栅极驱动器IC　　罗姆ROHM开发出内置新电路的车载LDO稳压器BD9xxN1系列　　相关产品资料　　Nano技术介绍资料：　　https://qiniu-static.geomatrixpr.com/rohmpointmall/public/static/uploads/log/20250724/47ebe618a8466a5259a98241b2a97a52.pdf　　Nano电源技术小册子：　　https://qiniu-static.geomatrixpr.com/rohmpointmall/public/static/uploads/log/20250317/fae26cd34c8eaaea2daf3c179968da0c.pdf　　高精度运算放大器 TLR1901GXZ：　　https://qiniu-static.geomatrixpr.com/rohmpointmall/public/static/uploads/log/20250714/62c74db72e62928eb7bfe43d8ac53b43.pdf　　高精度运算放大器 LMR1901YG-M：　　https://qiniu-static.geomatrixpr.com/rohmpointmall/public/static/uploads/log/20240219/fa5d3c46b9c8ccfb8f947a83bc597689.pdf　　车载LDO稳压器IC BD9xxN1系列：　　https://qiniu-static.geomatrixpr.com/rohmpointmall/public/static/uploads/log/20230711/24cf0e822b7736099a3965c58effe41f.pdf
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