精品精讲：工业设备辅助电源驱动用的SiC电源解决方案

图1. 普通反激式转换器方式的辅助电源拓扑

另外还有使用更复杂的拓扑结构（双端反激式转换器方式、低电压器件串联等）而不使用1500V MOSFET的做法。但是，这些做法不仅会增加设计难度，还会使部件数量增加。

如果使用特定导通电阻仅为1500V Si-MOSFET的1/2（参见图2）的1700V SiC-MOSFET，则辅助电源的设计者们将能够使用简单的单端反激式转换器的拓扑，从而获得小巧的身材和良好的性能。ROHM拥有完全塑封的TO-3PFM封装以及表面贴装型封装（TO-268-2L）技术，并提供适用于此类应用的高耐压SiC-MOSFET。这些产品的特点是分别可确保5mm和5.45m的爬电距离。

图2. 特定导通电阻条件下的Si和SiC MOSFET性能比较

使用了SiC-MOSFET的辅助电源的性能 

图4. 使用了SiC-MOSFET的辅助电源单元用评估板

SiC-MOSFET的开关波形如图5所示。通过不同输出负载的波形可以看出在接通SiC-MOSFET时谐振漏源电压如何变化。采用准谐振工作，可最大限度地降低开关损耗和EMI。轻负载时（Pout = 5W时，左图）的突发工作模式结束后，转为准谐振工作模式。通过跳过很多波谷来控制频率。当输出负载増加（Pout = 20W时，中图）时，波谷数量减少，频率上升。当接近规定的最大输出负载（在这种情况下Pout = 40W，右图）时，将只有一个波谷。此时，开关频率达到最大值120kHz。

另外，为了延长一次侧的开关导通时间，可以稍微降低开关频率并提高输出功率的要求。这样，一次侧电流峰值增加，传输的能量也增加（Pout = 40W时）。当超过最大输出功率时，过电流保护功能工作并阻止开关动作，以防止系统过热。

图5. 准谐振工作时的SiC-MOSFET开关波形

图6. 使用了SiC-MOSFET的辅助电源单元评估

这里给出的是各DC输入电压的测量值，利用400 / 480V的三相AC电源也可运行评估板。PCB上安装了整流所需的二极管电桥。

利用SiC-MOSFET技术，可实现小型化并提高系统效率、可靠性及简洁性

在需要几十瓦的简单且性价比高的三相输入用单端反激式解决方案和超过400V的DC输入电压条件下，Si-MOSFET并不适用。因为大电压Si功率MOSFET的性能较低。另外，使用双端反激式或堆叠式MOSFET等设计复杂结构的辅助电源，是非常费时费力的。这部分精力应该用在主电源系统的设计上。

利用1700V SiC-MOSFET的优异性能和BD768xFJ控制IC，不仅能够设计三相系统用或高DC输入电压用的简单辅助电源，而且还可以发挥出卓越的性能。 利用基于SiC-MOSFET的技术，设计人员可提高产品的效率、简洁性、可靠性并实现小型化。1700V SiC-MOSFET在性能方面的优势可以与使用了Si-MOSFET的解决方案系统的成本相匹敌，比如可削减散热器、线圈等昂贵部件的成本。经过优化的控制IC可安全地驱动SiC-MOSFET，是能够减轻设计负担并将系统产品投入市场的周期最短化的极具突破性的解决方案。