UnitedSiC推出9款新品：6mΩ導通電阻750V SiC暫無敵手

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

“碳化硅適用于越來越多的應用場景，帶來更便捷的設計。UnitedSiC注意到客戶在追求最優(yōu)秀的性能和設計靈活性時，需要更高的能效、更好的成本、更強的魯棒性和更多的設計裕量。為了讓客戶針對不同應用領域部分有更靈活的選擇，所以一口氣更新如此眾多產品”，UnitedSiC公司FAE經理Richard Chen在新品發(fā)布之際對21ic電子網記者如是說。

導通電阻暫無敵手，新器件針對牽引市場

據了解，去年年底，UnitedSiC曾發(fā)布UJ4C/SC器件18mΩ和60mΩ的4款產品，彼時這些產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，RDS（on）涵蓋6/9/11/23/33/44mΩ，為客戶提供最佳的設計靈活性。

尤其是業(yè)界最低RDS（on）6mΩ器件專門針對電動車牽引逆變器需求所設計，可以維持5μS的短路耐受能力。Richard強調，這5μS可以充分提供客戶進行異常保護的反應時間，由此可以提高整體的可靠度。

為什么UnitedSiC要發(fā)布多達9款750V產品？“事實上，我們的目的非常簡單，就是要為客戶提供設計上的靈活度。因為針對客戶不同的設計需求或者是功率等級方面，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常見功率等級，還可提供業(yè)界最高導通電阻的產品。

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產品。透過650V到750V的轉換之下，6mΩ的RDS（on）依然不到競品的一半。

通過上述公開資料不難發(fā)現，目前僅有少數企業(yè)進發(fā)750V市場?！澳壳耙芽吹狡渌麖S商進邁入750V市場，觀望目前的市場，動力電池有著將電壓提高到500V的需求，能夠預見未來會有更多廠商跟進”，Richard如是說。

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

優(yōu)異軟硬開關性能，接近碳化硅理論限制

通過與650VSiCMOSFETs的競品相比，UJ4C/SC擁有優(yōu)異的性能指數。整個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，常用溫度范圍下產品能夠提供極低的導通損耗。換言之，假若客戶所設計的產品考慮到面積或包裝形態(tài)時，在一個溫度范圍內能夠提供最低的傳導損失。這意味著同樣的包裝之下，搭載產品能夠獲得最低的阻抗。

在硬開關部分，選用器件除了考慮RDS（on），同時也要考慮切換損失Eoss/Qoss，透過二者的乘積硬開關性能表征（FoM）來看，擁有比競爭對手將近倍的效能。

在軟開關部分，低RDS（on）xCoss,tr使軟開關應用的功率密度更高。驅動方面，只需要與硅基超結一樣的0~12V驅動電壓，對比目前市場上的SiCMOSFET的15~18V的驅動電壓來說，較低的QgxVdrive，可以大大減少柵極驅動的損耗。

“我們已經可以提供一個非常接近完美的開關技術在市場上”，通過以下圖示來看，UnitedSiC的第四代SiCFET已經接近碳化硅的電壓和RDSA的理論限制，并且遠超硅基超結和目前SiCMOSFET。

動力電池提高到500V，750V SiCFET是關鍵

Richard告訴記者，碳化硅著重的市場主要是電動汽車的市場。實際上，兩年前的電動汽車領域主流SiCFET電壓值多為650V，要么上至1200V。目前動力電池電壓在300V-400V左右，行業(yè)普遍想將動力電池電壓提高到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品時便將750V作為目標，750VSiCFET對于動力電池500V的設計目標擁有相當充分的裕量。

電機驅動功率等級通常非常大，同時終端用戶希望將動力電池電壓提高到500V。通過本次750V全新產品的發(fā)布，能夠簡單滿足客戶設計需求，且擁有一定的設計裕量。6mΩ、9mΩ、11mΩ產品可以進行不同的并聯(lián)設計，來針對不同功率等級需求。

目前市場上，牽引逆變器應用成熟設計通常為IGBT與二極管的形式達到200kW的設計。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。

當然，實際上電動車在大部分運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。這是因為IGBT本身存在膝點電壓，SiCFET則沒有這個問題，有負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。

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

輕松應對各種場景，提升客戶設計靈活度

在新產品發(fā)布后，UnitedSiC除了能夠賦能牽引逆變器極佳效能和成本，產線的補足也讓UJ4C/SC能夠更加靈活應對各種場景的設計。

目前來說，碳化硅產品被大量使用在OBC和DC/DC應用之上，透過本次發(fā)布的系列產品，UnitedSiC認為不同瓦特數從11mΩ-16mΩ能夠滿足EV的OBC的硬開關的應用或者是輸出級的CLLC的軟開關應用，都能夠提高較好的效能。由于UnitedSiC的驅動非常簡單，只需要0-12V，因此客戶能夠大大降低驅動電路的設計復雜度。

在電動汽車無線充電上，可利用產品在二次側整流部分實現Cascode+JFET架構。無線充電時，如果有任何訊號遺失或不良狀況發(fā)生時，電網會因對二次側持續(xù)傳遞能量而破壞車端設備。JFET本身是常態(tài)導通器件，因此在訊號遺失時，利用UnitedSiC的JFET能夠將變壓器兩端信號短路，讓受電端和電網隔離開，繼續(xù)做能量傳導，避免更大的損害產生。

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

傳統(tǒng)的斷路器保護應用采用機械斷路器時，需要滅弧裝置，避免電弧的產生，因此體積非常龐大。通過6mΩ、9mΩ、11mΩ這樣低RDS（on）器件，來實現電子式斷路器的設計概念。由于電子式斷路器無需使用滅弧裝置，所以整體體積會大幅減小，并提高功率密度。

傳統(tǒng)IT基礎市場大部分使用的是硅基超結MOSFET，而UnitedSiC的產品驅動是與硅基超結是通用的，因此客戶端無需過多變更既有的設計，就可導入碳化硅器件提高平臺效率與效能。

在圖騰柱PFC應用上，Richard為記者展示了一組3.6kW的設計，圖中顯示在不同RDS（on）下每個最佳效率點是不同的。因此客戶可通過一系列產品，根據不同的功率等級，實現效能或成本最佳化，提供更好的市場競爭力。

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

新版計算工具隨之而來，未來市場地位可盼

據了解，UnitedSiC在新產品發(fā)布之際同時還發(fā)布了新版FET-Jet計算工具2.0，內部包含26種電源拓撲以及客戶常用的AC/DC、DC/DC（非隔離型）、DC/DC（隔離型）的拓撲。值得一提的是，客戶可以無需任何注冊，即可輕松獲得初步設計最佳元器件。

記者認為，電源市場越來越趨向補全產線，以備客戶最佳的靈活度，本次UnitedSiC也將格局逐漸打開，擴充其在市場的地位。目前碳化硅市場，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，實際上二者將會是并存的。特別是UnitedSiC的器件由于是0-12V的驅動，在導向市場大量很成功的硅基超結分立應用時可幾乎“無縫切換”。在UnitedSiC的6mΩ業(yè)界最低導通電阻加持之下，能夠預見其在市場的全新地位。