2019.06.20 AC/DC

設計中使用的電源IC：專為SiC-MOSFET最佳化

使用SiC-MOSFET的隔離型準諧振轉換器的設計案例

重點:

・在使用電源IC的設計中，要使用SiC-MOSFET需要專用的電源IC。

・SiC-MOSFET和Si-MOSFET的閘極驅動電壓VGS不同。

・設計中使用了SiC-MOSFET驅動用AC/DC轉換器控制IC：BD7682FJ-LB。

本文將從設計角度首先對在設計中使用的電源IC進行介紹。如“前言”中所述，本文中會涉及“準諧振轉換器”的設計和功率電晶體使用“SiC-MOSFET”這兩個新課題。因此，設計中所使用的電源IC，是可將SiC-MOSFET用作開關的準諧振轉換IC。

在使用電源IC的設計中，要使用SiC-MOSFET需要專用的電源IC

設計中使用的電源IC是ROHM的“BD7682FJ-LB”這款IC。BD7682FJ-LB是AC/DC轉換器用的準諧振控制器，是全球首款*專為驅動SiC-MOSFET而最佳化的IC。（*截至2015/3/25的資料）

您可能已經注意到，開關要使用SiC-MOSFET時，需要為將SiC-MOSFET用作開關而專門設計的電源用IC。這意味著SiC-MOSFET的閘極驅動與Si-MOSFET是不同的。您可能馬上會問“有什麼不同呢？”，在介紹電源IC之前，先來瞭解一下SiC-MOSFET與Si-MOSFET的閘極驅動的不同之處。

主要的不同點是SiC-MOSFET在驅動時的VGS稍高，內部閘極電阻較高，因此外接閘極電阻Rg需要採用小阻值。Rg是外接電阻，屬於電路設計的範疇。但是，閘極驅動電壓絕大多數情況下都取決於IC的規格，因此雖然不是沒有方法，但選用專為SiC-MOSFET用而最佳化的電源IC應該是上策。

具體一點來講，在規格方面，一般的IGBT或Si-MOSFET的驅動電壓為VGS＝10V～15V，電源IC以“AC/DC PWM方式返馳式轉換器設計手法”篇中使用的AC/DC轉換器用PWM控制IC：BM1P061FJ為例，其閘極驅動電壓（OUT引腳H電壓）為10.5V（min）～14.5V（max），typ為12.5V。

對此，SiC-MOSFET的VGS為20V以上，並逐漸飽和，因此一般建議使用VGS＝18V左右進行驅動。此次使用的BD7682FJ-LB的閘極驅動電壓（OUT引腳鉗位元電壓）為16.0V（min）～20.0（max），typ為18.0V。

下圖是BM1P061FJ的設計過程中使用的N-ch 800V 5A的Si-MOSFET：R8005ANX（左）和此次使用的N-ch 1700V 3.7A的SiC-MOSFET：SCT2H12NZ（右）的導通電阻與VGS特性比較圖。從比較圖中可以看出，上述IC的閘極驅動電壓在每種MOSFET將要飽和前變為VGS。

20170607_graf_01

由於該比較不是在同等規格和條件下的比較，因此請當做用來理解上述VGS之不同的資料使用。