UnitedSiC推出9款新品：6mΩ導(dǎo)通電阻750V SiC暫無(wú)敵手

日前，UnitedSiC推出業(yè)界最小導(dǎo)通電阻RDS（on）6mΩ的750V第四代碳化硅場(chǎng)效應(yīng)管，并一口氣推出9款全新的UJ4C/SC器件。

“碳化硅適用于越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景，帶來(lái)更便捷的設(shè)計(jì)。UnitedSiC注意到客戶在追求最優(yōu)秀的性能和設(shè)計(jì)靈活性時(shí)，需要更高的能效、更好的成本、更強(qiáng)的魯棒性和更多的設(shè)計(jì)裕量。為了讓客戶針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域部分有更靈活的選擇，所以一口氣更新如此眾多產(chǎn)品”，UnitedSiC公司FAE經(jīng)理Richard Chen在新品發(fā)布之際對(duì)21ic電子網(wǎng)記者如是說。

導(dǎo)通電阻暫無(wú)敵手，新器件針對(duì)牽引市場(chǎng)

據(jù)了解，去年年底，UnitedSiC曾發(fā)布UJ4C/SC器件18mΩ和60mΩ的4款產(chǎn)品，彼時(shí)這些產(chǎn)品主要為滿足新能源、OBC需求而生。

本次發(fā)布9款UJ4C/SC則主要是著重在牽引部分市場(chǎng)，RDS（on）涵蓋6/9/11/23/33/44mΩ，為客戶提供最佳的設(shè)計(jì)靈活性。

尤其是業(yè)界最低RDS（on）6mΩ器件專門針對(duì)電動(dòng)車牽引逆變器需求所設(shè)計(jì)，可以維持5μS的短路耐受能力。Richard強(qiáng)調(diào)，這5μS可以充分提供客戶進(jìn)行異常保護(hù)的反應(yīng)時(shí)間，由此可以提高整體的可靠度。

為什么UnitedSiC要發(fā)布多達(dá)9款750V產(chǎn)品？“事實(shí)上，我們的目的非常簡(jiǎn)單，就是要為客戶提供設(shè)計(jì)上的靈活度。因?yàn)獒槍?duì)客戶不同的設(shè)計(jì)需求或者是功率等級(jí)方面，客戶考慮的條件包括能耗最佳化、成本優(yōu)化、解決散熱問題”，Richard如是說。

下方圖表可看出，通過本次和既往的發(fā)布，UnitedSiC不僅能夠提供客戶所需各種市場(chǎng)常見功率等級(jí)，還可提供業(yè)界最高導(dǎo)通電阻的產(chǎn)品。

Richard為記者展示一組公開資料顯示，去年UnitedSiC在650V上就已發(fā)布業(yè)界最低RDS（on）的7mΩ產(chǎn)品。透過650V到750V的轉(zhuǎn)換之下，6mΩ的RDS（on）依然不到競(jìng)品的一半。

通過上述公開資料不難發(fā)現(xiàn)，目前僅有少數(shù)企業(yè)進(jìn)發(fā)750V市場(chǎng)?！澳壳耙芽吹狡渌麖S商進(jìn)邁入750V市場(chǎng)，觀望目前的市場(chǎng)，動(dòng)力電池有著將電壓提高到500V的需求，能夠預(yù)見未來(lái)會(huì)有更多廠商跟進(jìn)”，Richard如是說。

記者了解到，部分企業(yè)也將750V規(guī)劃在自己2022年的遠(yuǎn)景之中，在電動(dòng)汽車市場(chǎng)的新需求之下，也將掀起750VSiCFET的熱潮。

優(yōu)異軟硬開關(guān)性能，接近碳化硅理論限制

通過與650VSiCMOSFETs的競(jìng)品相比，UJ4C/SC擁有優(yōu)異的性能指數(shù)。整個(gè)器件不止在滿載上擁有極佳效能，在輕載到中載部分上也能提供更好的效能。

在RDSA部分，常用溫度范圍下產(chǎn)品能夠提供極低的導(dǎo)通損耗。換言之，假若客戶所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品考慮到面積或包裝形態(tài)時(shí)，在一個(gè)溫度范圍內(nèi)能夠提供最低的傳導(dǎo)損失。這意味著同樣的包裝之下，搭載產(chǎn)品能夠獲得最低的阻抗。

在硬開關(guān)部分，選用器件除了考慮RDS（on），同時(shí)也要考慮切換損失Eoss/Qoss，透過二者的乘積硬開關(guān)性能表征（FoM）來(lái)看，擁有比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手將近倍的效能。

在軟開關(guān)部分，低RDS（on）xCoss,tr使軟開關(guān)應(yīng)用的功率密度更高。驅(qū)動(dòng)方面，只需要與硅基超結(jié)一樣的0~12V驅(qū)動(dòng)電壓，對(duì)比目前市場(chǎng)上的SiCMOSFET的15~18V的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)說，較低的QgxVdrive，可以大大減少柵極驅(qū)動(dòng)的損耗。

“我們已經(jīng)可以提供一個(gè)非常接近完美的開關(guān)技術(shù)在市場(chǎng)上”，通過以下圖示來(lái)看，UnitedSiC的第四代SiCFET已經(jīng)接近碳化硅的電壓和RDSA的理論限制，并且遠(yuǎn)超硅基超結(jié)和目前SiCMOSFET。

動(dòng)力電池提高到500V，750V SiCFET是關(guān)鍵

Richard告訴記者，碳化硅著重的市場(chǎng)主要是電動(dòng)汽車的市場(chǎng)。實(shí)際上，兩年前的電動(dòng)汽車領(lǐng)域主流SiCFET電壓值多為650V，要么上至1200V。目前動(dòng)力電池電壓在300V-400V左右，行業(yè)普遍想將動(dòng)力電池電壓提高到500V。

由于碳化硅材料本身具備耐高壓、低阻抗的特性，所以UnitedSiC在初步定義第四代產(chǎn)品時(shí)便將750V作為目標(biāo)，750VSiCFET對(duì)于動(dòng)力電池500V的設(shè)計(jì)目標(biāo)擁有相當(dāng)充分的裕量。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率等級(jí)通常非常大，同時(shí)終端用戶希望將動(dòng)力電池電壓提高到500V。通過本次750V全新產(chǎn)品的發(fā)布，能夠簡(jiǎn)單滿足客戶設(shè)計(jì)需求，且擁有一定的設(shè)計(jì)裕量。6mΩ、9mΩ、11mΩ產(chǎn)品可以進(jìn)行不同的并聯(lián)設(shè)計(jì)，來(lái)針對(duì)不同功率等級(jí)需求。

目前市場(chǎng)上，牽引逆變器應(yīng)用成熟設(shè)計(jì)通常為IGBT與二極管的形式達(dá)到200kW的設(shè)計(jì)。通過本次發(fā)布的6mΩ器件單管6顆并聯(lián)方式，在200kW下能夠減少3.1倍的整體功率損耗。

當(dāng)然，實(shí)際上電動(dòng)車在大部分運(yùn)行中都是輕載到中載之間，6mΩ器件在輕載中損失能夠減少5-6倍。這是因?yàn)镮GBT本身存在膝點(diǎn)電壓，SiCFET則沒有這個(gè)問題，有負(fù)載條件下切換損失較低。綜上，UnitedSiC所新發(fā)布的器件在輕載、中載、滿載的不同條件之下都能維持非常高的效能。

反之對(duì)比市面上其他SiCFET牽引逆變器產(chǎn)品，UnitedSiC在給定面積下可提供更低的傳導(dǎo)損耗，或在相同損耗下提供更小的芯片面積。

輕松應(yīng)對(duì)各種場(chǎng)景，提升客戶設(shè)計(jì)靈活度

在新產(chǎn)品發(fā)布后，UnitedSiC除了能夠賦能牽引逆變器極佳效能和成本，產(chǎn)線的補(bǔ)足也讓UJ4C/SC能夠更加靈活應(yīng)對(duì)各種場(chǎng)景的設(shè)計(jì)。

目前來(lái)說，碳化硅產(chǎn)品被大量使用在OBC和DC/DC應(yīng)用之上，透過本次發(fā)布的系列產(chǎn)品，UnitedSiC認(rèn)為不同瓦特?cái)?shù)從11mΩ-16mΩ能夠滿足EV的OBC的硬開關(guān)的應(yīng)用或者是輸出級(jí)的CLLC的軟開關(guān)應(yīng)用，都能夠提高較好的效能。由于UnitedSiC的驅(qū)動(dòng)非常簡(jiǎn)單，只需要0-12V，因此客戶能夠大大降低驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

在電動(dòng)汽車無(wú)線充電上，可利用產(chǎn)品在二次側(cè)整流部分實(shí)現(xiàn)Cascode+JFET架構(gòu)。無(wú)線充電時(shí)，如果有任何訊號(hào)遺失或不良狀況發(fā)生時(shí)，電網(wǎng)會(huì)因?qū)Χ蝹?cè)持續(xù)傳遞能量而破壞車端設(shè)備。JFET本身是常態(tài)導(dǎo)通器件，因此在訊號(hào)遺失時(shí)，利用UnitedSiC的JFET能夠?qū)⒆儔浩鲀啥诵盘?hào)短路，讓受電端和電網(wǎng)隔離開，繼續(xù)做能量傳導(dǎo)，避免更大的損害產(chǎn)生。

電動(dòng)充電應(yīng)用屬于較為成熟的領(lǐng)域，但是車輛種類越來(lái)越多，所需要環(huán)境或是功率等級(jí)也不同。因此系列產(chǎn)品從6mΩ-60mΩ，能夠讓客戶獲得更多的選擇性。

傳統(tǒng)的斷路器保護(hù)應(yīng)用采用機(jī)械斷路器時(shí)，需要滅弧裝置，避免電弧的產(chǎn)生，因此體積非常龐大。通過6mΩ、9mΩ、11mΩ這樣低RDS（on）器件，來(lái)實(shí)現(xiàn)電子式斷路器的設(shè)計(jì)概念。由于電子式斷路器無(wú)需使用滅弧裝置，所以整體體積會(huì)大幅減小，并提高功率密度。

傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)市場(chǎng)大部分使用的是硅基超結(jié)MOSFET，而UnitedSiC的產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)是與硅基超結(jié)是通用的，因此客戶端無(wú)需過多變更既有的設(shè)計(jì)，就可導(dǎo)入碳化硅器件提高平臺(tái)效率與效能。

在圖騰柱PFC應(yīng)用上，Richard為記者展示了一組3.6kW的設(shè)計(jì)，圖中顯示在不同RDS（on）下每個(gè)最佳效率點(diǎn)是不同的。因此客戶可通過一系列產(chǎn)品，根據(jù)不同的功率等級(jí)，實(shí)現(xiàn)效能或成本最佳化，提供更好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

在DC/DC設(shè)計(jì)上，Richard為記者展示了一組3kW的設(shè)計(jì)，圖中顯示將31mΩ的硅基超結(jié)MOSFET設(shè)計(jì)置換為UnitedSiC的23mΩ或33mΩ，即可立即獲得0.5%的效率提升。從輕載、中載、滿載上來(lái)看，均擁有更高的效率。

新版計(jì)算工具隨之而來(lái)，未來(lái)市場(chǎng)地位可盼

據(jù)了解，UnitedSiC在新產(chǎn)品發(fā)布之際同時(shí)還發(fā)布了新版FET-Jet計(jì)算工具2.0，內(nèi)部包含26種電源拓?fù)湟约翱蛻舫Ｓ玫腁C/DC、DC/DC（非隔離型）、DC/DC（隔離型）的拓?fù)?。值得一提的是，客戶可以無(wú)需任何注冊(cè)，即可輕松獲得初步設(shè)計(jì)最佳元器件。

記者認(rèn)為，電源市場(chǎng)越來(lái)越趨向補(bǔ)全產(chǎn)線，以備客戶最佳的靈活度，本次UnitedSiC也將格局逐漸打開，擴(kuò)充其在市場(chǎng)的地位。目前碳化硅市場(chǎng)，有些企業(yè)看好模組化方案，很多成功案例也是基于分立器件的，實(shí)際上二者將會(huì)是并存的。特別是UnitedSiC的器件由于是0-12V的驅(qū)動(dòng)，在導(dǎo)向市場(chǎng)大量很成功的硅基超結(jié)分立應(yīng)用時(shí)可幾乎“無(wú)縫切換”。在UnitedSiC的6mΩ業(yè)界最低導(dǎo)通電阻加持之下，能夠預(yù)見其在市場(chǎng)的全新地位。