Интернет журныл о промышленности в Украине

600 В CoolMOS ™ P7 від Infineon: тестуємо ефективність в реальних схемах

  1. Переваги CoolMOS ™ P7, що забезпечують підвищення ККД імпульсних джерел живлення
  2. Низька величина енергії заряду вихідний ємності
  3. Малі втрати при включенні і виключенні
  4. Використання корпусів меншого розміру при збереженні низьких значень RDS (on)
  5. Порівняння ККД 500-ватного ККМ в режимі безперервних струмів при використанні декількох типів МОП-транзисторів...
  6. Порівняння ККД 600-ватного полумостового резонансного перетворювача топології LLC при використанні...
  7. Порівняння ККД 240-ватного джерела живлення стандарту 80 PLUS Silver для споживчого ринку ПК при використанні...
  8. Перевірка 240-ватного джерела живлення стандарту 80 PLUS Silver на стійкість до провалу вхідної напруги
  9. Паразитні коливальні процеси в ланцюзі затвора
  10. Рекомендації щодо застосування
  11. Паралельне включення 600-вольтів МОП-тразісторов CoolMOS ™ P7
  12. демонстраційні плати
  13. Резонансний перетворювач топології LLC потужністю 600 Вт
  14. Високовольтний перетворювач LLC потужністю 3 кВт для телекомунікаційного та промислового обладнання
  15. ККМ потужністю 800 Вт, що працює в режимі безперервних струмів
  16. Висновок
  17. Про компанії Infineon

Продовжуючи тему нової лінійки MOSFET виробництва Infineon CoolMOS ™ P7, стаття розповідає про практичні переваги застосування цих виробів в 500-ватних імпульсному джерелі з ККМ, 600-ватна полумостового резонансному перетворювачі топології LLС і 240-ватні джерела живлення стандарту 80 PLUS Silver для портативного комп'ютера: підвищенні ККД, придушенні паразитних коливань в ланцюзі затвора, захист від електростатичного розряду

Продовжуючи тему нової лінійки MOSFET виробництва Infineon CoolMOS ™ P7, стаття розповідає про практичні переваги застосування цих виробів в 500-ватних імпульсному джерелі з ККМ, 600-ватна полумостового резонансному перетворювачі топології LLС і 240-ватні джерела живлення стандарту 80 PLUS Silver для портативного комп'ютера: підвищенні ККД, придушенні паразитних коливань в ланцюзі затвора, захист від електростатичного розряду.

Лінійка МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7 з робочою напругою 600 В є наступником серії CoolMOS ™ P6 і призначена для використання в імпульсних джерелах живлення як малої, так і великої потужності. Як видно з діаграми, показаної на малюнку 1, компанія Infineon позиціонує технологію CoolMOS ™ P7 як найбільш збалансоване рішення за основними показниками - високому ККД, стійкості до стресів і електростатичного розряду, простоті використання і широкій номенклатурі лінійки МОП-транзисторів при помірній ціні.

Мал. 1. Ключові показники CoolMOS ™ P7 в порівнянні з іншими технологіями 600-вольтів МОП-транзисторів

Підвищення ККД і питомої потужності імпульсних джерел живлення викликає ряд проблем в силових каскадах перетворювачів напруги на основі високовольтних МОП-транзисторів (малюнок 2). Рішення компанії Infineon на основі технології CoolMOS ™ P7 спрямовані на підвищення енергоефективності силових перетворювальних пристроїв при одночасному зниженні ризиків, пов'язаних з зовнішніми впливами:

  • завдяки оптимальній величині вбудованого резистора затвора, МОП-транзистори CoolMOS ™ P7 відрізняються малими значеннями паразитних коливань в ланцюзі затвора, що полегшує розробнику досягнення заданих проектних вимог (простота використання);
  • стійкість внутрішнього діода до великих швидкостей зміни струму і напруги дозволяє використовувати МОП-транзистори CoolMOS ™ P7 в перетворювачах як з жорстким, так і з м'яким перемиканням;
  • всі 600-вольт МОП-транзистори CoolMOS ™ P7 мають високу стійкість до електростатичного розряду амплітудою більше 2 кВ (Human Body Model), що знижує ймовірність їх пошкодження при серійному виробництві, при цьому МОП-транзистори з RDS (on)> 100 мОм додатково захищені внутрішнім стабілітроном.

Мал. 2. Рішення проблем застосування високовольтних МОП-транзисторів в силовий перетворювальної техніки

Переваги CoolMOS ™ P7, що забезпечують підвищення ККД імпульсних джерел живлення

Низький рівень заряду затвора QG, QGD

Одним з істотних поліпшень CoolMOS ™ P7 в порівнянні з P6 є зменшення повного заряду затвора Qg у всьому діапазоні значень RDS (on), досягнуте, в основному, за рахунок зниження величини заряду «затвор-стік» QGD. Зменшення Qg і більш короткий ділянку «плато Міллера» забезпечують підвищення ККД, особливо при малому навантаженні, внаслідок зниження втрат драйвера затвора (Pdriv = 2 • Qg • Ug • fsw) і швидких перехідних процесів включення і виключення. Крім того, низький рівень Qg дозволяє знизити вимоги до вихідному струму драйвера затвора. На малюнку 3 показані значення заряду затвора Qg декількох МОП-транзисторів в категорії RDS (on) = 180 мом: CoolMOS ™ P7, P6 і двох зразків інших виробників. Основний висновок, який випливає з графіків на малюнку 3, полягає в зниженні комутаційних втрат затвора P7 в порівнянні з P6 на 30%.

Основний висновок, який випливає з графіків на малюнку 3, полягає в зниженні комутаційних втрат затвора P7 в порівнянні з P6 на 30%

Мал. 3. Порівняння величини заряду затвора МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7, P6 і виробів інших виробників

Низька величина енергії заряду вихідний ємності

У порівнянні з МОП-транзисторами попередніх поколінь вихідна ємність COSS CoolMOS ™ P7 має більш високі значення в діапазоні малих напруг «стік-витік» і значно меншу величину в області високих напруг, що дає основний внесок в енергію заряду вихідний ємності EOSS. Завдяки різко вираженою нелінійності COSS енергія EOSS МОП-транзисторів P7 знижена в порівнянні з виробами попередніх поколінь приблизно наполовину. Як показано на малюнку 4, при напрузі 400 В, типовому для шини харчування імпульсних перетворювачів, втрати EOSS, обумовлені перезарядом вихідний ємності, при використанні МОП-транзистора P7 в порівнянні з P6 - приблизно на 50% менше.

Як показано на малюнку 4, при напрузі 400 В, типовому для шини харчування імпульсних перетворювачів, втрати EOSS, обумовлені перезарядом вихідний ємності, при використанні МОП-транзистора P7 в порівнянні з P6 - приблизно на 50% менше

Мал. 4. Порівняння EOSS МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7, P6 і виробів інших виробників

Малі втрати при включенні і виключенні

На малюнках 5 і 6 показані результати вимірювання енергії втрат при включенні Eon і виключенні Eoff для МОП-транзисторів P6 і P7. При роботі МОП-транзистора в складі коректора коефіцієнта потужності (ККП) з максимальним струмом стоку 5 A і опором резистора затвора Rg = 10 Ом CoolMOS ™ P7 забезпечує приблизно на 20% менші втрати при виключенні і приблизно на 15% менші - при включенні в порівнянні з P6. Поліпшення комутаційних характеристик P7 обумовлено меншими значеннями ємності Crss (паразитна ємність «затвор-стік») і повного заряду затвора Qg.

Поліпшення комутаційних характеристик P7 обумовлено меншими значеннями ємності Crss (паразитна ємність «затвор-стік») і повного заряду затвора Qg

Мал. 5. Порівняння енергії втрат при виключенні CoolMOS ™ P7 і P6

Завдяки менших втрат на вимикання P7 добре підходить для топології, в яких домінуючими є втрати при виключенні, наприклад, для ККМ в режимі переривчастих струмів, а також для перетворювачів з м'яким перемиканням, наприклад, LLC.

Мал. 6. Порівняння енергії втрат при включенні CoolMOS ™ P7 і P6

Використання корпусів меншого розміру при збереженні низьких значень RDS (on)

Технологія CoolMOS ™ P7 дозволяє подолати обмеження, пов'язані з габаритами корпусу, зберігаючи при цьому невисокі значення RDS (on). Як показано на малюнку 7, найменше значення RDS (on) в МОП-транзисторі в корпусі TO-220 становить 60 мОм, що на 36% нижче в порівнянні з аналогами, виготовленими за іншими технологіями. Найменше значення RDS (on) МОП-транзистора в корпусі TO-247 становить всього 17 мОм. В цілому, це забезпечує більш високу питому потужність і більший ККД, необхідні для сучасних силових перетворювачів.

В цілому, це забезпечує більш високу питому потужність і більший ККД, необхідні для сучасних силових перетворювачів

Мал. 7. Порівняння опору RDS (on) P7 в порівнянні з P6 і кращими зразками інших виробників

Як правило, вибір типу корпусу визначається розсіюється тепловою потужністю, що обмежує можливість використання малогабаритних корпусів через меншу площі теплового контакту. Однак зі зменшенням загальних втрат, досягнутим в 600-вольтів МОП-транзисторах CoolMOS ™ P7, конструкція теплоотводов дозволяє використовувати МОП-транзистори в корпусах менших розмірів при збереженні необхідного теплового режиму. Крім того, МОП-транзистори в таких корпусах, як правило, мають меншу вартість.

Порівняння ККД 500-ватного ККМ в режимі безперервних струмів при використанні декількох типів МОП-транзисторів

Малі значення Eoss, Qg, RDS (on) і менші комутаційні втрати 600-вольтів МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7 дозволяють істотно поліпшити характеристики перетворювачів з жорсткою комутацією. На малюнку 8 показані графіки відносного зміни ККД при використанні декількох типів МОП-транзисторів в складі ККМ потужністю 500 Вт, що працює в режимі безперервних струмів з жорсткою комутацією МОП-транзисторів. У робочому діапазоні потужностей навантаження застосування МОП-транзистора CoolMOS ™ P7 забезпечує найбільший ККД з різницею щонайменше, на 0,15% в порівнянні з найближчим аналогом. Проста заміна використовуваного МОП-транзистора на CoolMOS ™ P7 дає підвищення ККД на 0,51% при максимальній потужності навантаження, що призводить до зниження втрат на 2,5 Вт. Слід зазначити, що при більш високих частотах комутації переваги P7 будуть ще більшими.

Слід зазначити, що при більш високих частотах комутації переваги P7 будуть ще більшими

Мал. 8. Порівняння ККД 500-ватного ККМ, що працює на частоті 65 кГц, при використанні різних МОП-транзисторів

Порівняння ККД 600-ватного полумостового резонансного перетворювача топології LLC при використанні декількох типів МОП-транзисторів

На малюнку 9 наведено порівняння ККД 600-ватного перетворювача LLC, який працює з Vin = 380 В і Vo = 12 В на резонансній частоті fo = 157 кГц при використанні різних типів МОП-транзисторів. Внаслідок менших втрат на вимикання і менших втрат провідності, МОП-транзистор P7 забезпечує підвищення ККД приблизно на 0,1% в порівнянні з найближчим аналогом у всьому діапазоні струмів навантаження. Проста заміна використовуваного МОП-транзистора на CoolMOS ™ P7 дає підвищення ККД на 0,15% при максимальній потужності навантаження, що призводить до зниження втрат на 1 Вт.

Проста заміна використовуваного МОП-транзистора на CoolMOS ™ P7 дає підвищення ККД на 0,15% при максимальній потужності навантаження, що призводить до зниження втрат на 1 Вт

Мал. 9. Порівняння ККД полумостового резонансного перетворювача топології LLC потужністю 600 Вт при використанні різних МОП-транзисторів

Порівняння ККД 240-ватного джерела живлення стандарту 80 PLUS Silver для споживчого ринку ПК при використанні декількох типів МОП-транзисторів

На малюнку 10 показано порівняння ККД 240-ватних джерел живлення стандарту 80 PLUS Silver, призначених для споживчого ринку персональних комп'ютерів (ПК). Вимірювання, проведені при напрузі мережі змінного струму 90 В і частоті комутації 65 кГц, показують збільшення ККД з МОП-транзистором CoolMOS ™ P7 на 0,3% при малому навантаженні, що обумовлено меншими комутаційними втратами і втратами драйвера затвора, а також приблизно на 0 , 2% при повному навантаженні внаслідок менших втрат провідності. Проста заміна використовуваного МОП-транзистора на CoolMOS ™ P7 дає підвищення ККД на 0,18% при максимальній потужності навантаження, що призводить до зниження втрат на 0,5 Вт.

Проста заміна використовуваного МОП-транзистора на CoolMOS ™ P7 дає підвищення ККД на 0,18% при максимальній потужності навантаження, що призводить до зниження втрат на 0,5 Вт

Мал. 10. Порівняння ККД 240-ватних джерел живлення стандарту 80 PLUS Silver при використанні різних МОП-транзисторів

Перевірка 240-ватного джерела живлення стандарту 80 PLUS Silver на стійкість до провалу вхідної напруги

Одним з важливих видів випробувань імпульсних джерел живлення є перевірка стійкості до провалів вхідної напруги харчування. У процесі даного випробування джерело живлення повинен відключитися при заданому мінімальному вхідному напрузі, зберігши при цьому свою працездатність. Як правило, функція відключення, що захищає МОП-транзистор від роботи при зниженій напрузі, вбудована в контролер джерела живлення, проте при цьому залишається проблема температурної стабільності МОП-транзистора при роботі з повною потужністю навантаження поблизу нижнього порога вхідної напруги. Високі статичні і динамічні втрати, зумовлені великою величиною робочого струму, призводять до розсіювання великої потужності в МОП-транзисторі і, як наслідок, до значного зростання температури кристала.

Високі статичні і динамічні втрати, зумовлені великою величиною робочого струму, призводять до розсіювання великої потужності в МОП-транзисторі і, як наслідок, до значного зростання температури кристала

Мал. 11. Порівняння температури транзисторів в джерелі живлення потужністю 240 Вт

CoolMOS ™ P7 характеризується зменшеним зарядом Qg і збалансованої величиною вбудованого резистора Rg, що забезпечує швидку комутацію і, відповідно, низькі втрати при включенні і виключенні. Крім значного зниження комутаційних втрат P7 має також малі втрати провідності внаслідок нижчої величини RDS (on). У випробуванні зниженою напругою 240-ватного ККМ (рисунок 11) виміряна температура корпусу CoolMOS ™ P7 залишається на 5 ... 7 ° C нижче температури МОП-транзисторів інших виробників.

Паразитні коливальні процеси в ланцюзі затвора

На малюнку 12 показані результати вимірювань розмаху паразитних коливань в ланцюзі затвора МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7, P6 і зразків інших виробників в типовою схемою ККМ з додатковою ємністю 7,2 пФ між затвором і стоком, що імітує паразитную ємність друкованої плати. Паразитна ємність провідників друкованої плати може викликати небажані коливальні процеси, що накладаються на імпульси управління затвором, що особливо сильно проявляється при збільшенні струму навантаження.

Паразитна ємність провідників друкованої плати може викликати небажані коливальні процеси, що накладаються на імпульси управління затвором, що особливо сильно проявляється при збільшенні струму навантаження

Мал. 12. Порівняння рівнів паразитних коливань в ланцюзі затвора різних МОП-транзисторів

Результати вимірювань (рисунок 12) показують, що в усьому робочому діапазоні струмів навантаження коливання в ланцюзі затвора CoolMOS ™ P7 з достатнім запасом знаходяться в межах допуску ± 30 В. Проте, для максимальної ефективності використання МОП-транзисторів розробникам необхідно мінімізувати паразитне ємність між висновками стоку і затвора на друкованій платі. В даному випробуванні для управління МОП-транзистором з опором каналу 180 мОм використовувався зовнішній резистор величиною 0,5 Ом.

Осцилограми напруг на затворі і стоці CoolMOS ™ P7 (рисунок 13) показують, що зі зменшеною величиною заряду Qg імпульси комутації мають досить круті фронти і добре демпфірованного перехідний коливальний процес. Зелена осциллограмма показує напругу «стік-витік» з амплітудою VDS = 400 В, фіолетова - напруга «затвор-витік» з амплітудою VGS = 13 В, жовта - струм стоку, наростаючий з кожним імпульсом комутації до граничного значення 64 А.

Зелена осциллограмма показує напругу «стік-витік» з амплітудою VDS = 400 В, фіолетова - напруга «затвор-витік» з амплітудою VGS = 13 В, жовта - струм стоку, наростаючий з кожним імпульсом комутації до граничного значення 64 А

Мал. 13. Осцилограми, зняті при роботі CoolMOS ™ P7 в складі ККМ

Рекомендації щодо застосування

Мінімальна величина зовнішнього резистора затвора (Rg, ext)

Для досягнення високих експлуатаційних характеристик джерела живлення рекомендується використовувати зовнішній резистор в діапазоні 5 Ом для включення і нульовий резистор - для виключення МОП-транзистора. Дана комбінація резисторів Rg забезпечує високий ККД і згладжену форму комутаційного процесу з обмеженим рівнем паразитних коливань в ланцюзі затвора. Управління ефективністю перетворювача за допомогою вибору величини Rg стало можливим завдяки наявності вбудованого резистора Rg, int і високої стійкості CoolMOS ™ P7 до виникнення паразитних коливань. Однак вибір величини зовнішнього резистора Rg в будь-якому випадку залежить від елементів топології друкованої плати, які здатні створювати в ланцюгах МОП-транзистора імпульси напруги внаслідок паразитної індуктивності (Lstray • di / dt) або імпульси струму, обумовлені паразитного ємністю (Cparasitics • du / dt) . Для запобігання появи коротких імпульсів струму і напруги великої амплітуди рекомендується зменшувати значення паразитних параметрів друкованої плати або збільшувати опір Rg, ext.

Паралельне включення 600-вольтів МОП-тразісторов CoolMOS ™ P7

При паралельному з'єднанні 600-вольтів МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7 рекомендується використовувати ферритові намистини в ланцюгах управління затворами або окремі двотактні драйвери для кожного МОП-транзистора.

Феритова намистина, встановлена ​​безпосередньо біля виведення затвора МОП-транзистора, дозволяє істотно знизити частоту зрізу передавальної характеристики ланцюга управління затвора, не надаючи в той же час значного впливу на комутаційні характеристики затвора. Максимальний робочий струм ферритовой намистини повинен перевищувати з деяким запасом піковий струм затвора, а імпеданс намистини повинен становити 50 ... 60 Ом на частоті 100 МГц і вище для отримання необхідного загасання в ланцюзі затвора. Як приклад можна привести феритову намистину BLM41PG600SN1 (рисунок 14) виробництва компанії Murata, виконану в корпусі для поверхневого монтажу типорозміру 1806. Максимальний струм BLM41PG600SN1 становить 6 А, а опір на постійному струмі - 0,01 Ом.

Мал. 14. Частотні характеристики імпедансу ферритовой намистини BLM41PG600SN1

Найбільший ефект від використання ферритовой намистини досягається при досить високій швидкості перемикання МОП-транзисторів перетворювача і особливо - при їх паралельному з'єднанні, як показано на малюнку 15. У силових імпульсних перетворювачах, конструкція яких в цілому відповідає вимогам, що пред'являються до подібних пристроїв, але не до кінця оптимізована, додавання ферритовой намистини демпфує паразитні коливання напруги на затворі, зменшуючи їх число з вихідних 8 ... 12 періодів до 1 ... 2. При використанні загального драйвера для управління паралельно з'єднаними МОП-транзисторами установка феритових намистин на затвор кожного транзистора запобігає їх взаємний вплив, яке при прямому з'єднанні затворів виникає внаслідок нерівномірного розподілу струмів в МОП-транзисторах і наявності паразитних елементів друкованого монтажу.

Мал. 15. Схема паралельного з'єднання МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7 з феритовими намистинами в ланцюгах управління затворами

Феритову намистину слід встановлювати як можна ближче до висновку затвора. При її наявності стійка робота МОП-транзистора при напрузі 400 В можлива при значно більшій паразитної ємності «сток-затвор». Основним недоліком намистини є деяке збільшення площі друкованої плати і вартості пристрою через установки додаткового елемента типорозміру 1806.

демонстраційні плати

Для оцінки можливостей нової лінійки МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7 компанія Infineon пропонує кілька типів демонстраційних плат.

Резонансний перетворювач топології LLC потужністю 600 Вт

Дана демонстраційна плата показує можлівість реализации джерела живлення сервера, что відповідає стандарту енергоефективності 80+ Titanium, на Основі резонансного перетворювач топології LLC (рисунок 16). Для Досягнення високих показніків у перетворювачі вікорістані Новітні 600-вольт МОП-транзистори CoolMOS ™ P7 IPP60R180P7 на первінній стороні и нізьковольтні МОП-транзистори OptiMOS ™ BSC010N04LS в корпусах SuperSO8 в віхідному синхронного Випрямлячі, мікросхема квазірезонансного перетворювач CoolSET ™ ICE2QR2280Z , Драйвер затвора верхнього и нижнього ключів 2EDL05N06PF , Драйвер затвора нижнього ключа 2EDN7524F і аналоговий контролер ICE2HS01G резонансного перетворювача LLC.

Для Досягнення високих показніків у перетворювачі вікорістані Новітні 600-вольт МОП-транзистори CoolMOS ™ P7   IPP60R180P7   на первінній стороні и нізьковольтні МОП-транзистори OptiMOS ™   BSC010N04LS   в корпусах SuperSO8 в віхідному синхронного Випрямлячі, мікросхема квазірезонансного перетворювач CoolSET ™   ICE2QR2280Z   , Драйвер затвора верхнього и нижнього ключів   2EDL05N06PF   , Драйвер затвора нижнього ключа   2EDN7524F   і аналоговий контролер   ICE2HS01G   резонансного перетворювача LLC

Мал. 16. Зовнішній вигляд демонстраційної плати резонансного перетворювача LLC потужністю 600 Вт

Відмінні Особливості:

  • кращі в своєму класі високовольтні і низьковольтні МОП-транзистори для застосування в резонансному перетворювачі LLC;
  • аналогове управління;
  • оптимізована конструкція моткових елементів (трансформатора і резонансного дроселя);
  • оптимальні схеми управління затворами МОП-транзисторів як первинної, так і вторинної сторони;
  • максимальний струм навантаження 50 А при вихідній напрузі 12 В;
  • ККД більше 97,4% при потужності навантаження 50% від максимальної і більше 95% при 10% від максимальної.

Основні переваги:

  • ККД перетворювача, що відповідає стандарту 80 + Titanium;
  • оптимальне використання кращих в своєму класі МОП-транзисторів CoolMOS ™ і OptiMOS ™;
  • режим перемикання в нулі напруги (ПНН), який досягається у всьому діапазоні потужностей навантаження;
  • безпечна експлуатація високовольтних МОП-транзисторів при критичних ситуаціях, пов'язаних з роботою перетворювача LLC.

Можливі області застосування:

  • джерела живлення серверів;
  • промислові джерела живлення;
  • промислові зарядні пристрої акумуляторних батарей.

Високовольтний перетворювач LLC потужністю 3 кВт для телекомунікаційного та промислового обладнання

Дана демонстраційна плата являє собою функціонально закінчений модуль високовольтного перетворювача постійної напруги потужністю 3 кВт з 600-вольтовими МОП-транзисторами CoolMOS ™ P7 для телекомунікаційного та промислового обладнання (рисунок 17).

Дана демонстраційна плата являє собою функціонально закінчений модуль високовольтного перетворювача постійної напруги потужністю 3 кВт з 600-вольтовими МОП-транзисторами CoolMOS ™ P7 для телекомунікаційного та промислового обладнання (рисунок 17)

Мал. 17. Зовнішній вигляд і габаритні розміри демонстраційної плати резонансного перетворювача LLC потужністю 3 кВт

Основні компоненти плати:

  • високовольтний МОП-транзистор IPW60R037P7 ;
  • ізольований драйвер затвора 1EDI60N12AF ;
  • 150-вольта МОП-транзистор BSC093N15NS5 ;
  • неізольований драйвер затвора 2EDN7524 ;
  • мікроконтролер XMC4400 ;
  • мікросхема мережевого квазірезонансного перетворювача з вбудованим ключем ICE2QR2280Z .

Відмінні Особливості:

  • двухфазная топологія перетворювача;
  • повністю цифрове управління;
  • графічний користувальницький інтерфейс;
  • максимальний струм навантаження 55 А при вихідній напрузі 44 ... 58 В;
  • ККД більше 98,5% при потужності навантаження 50% від максимальної і понад 97% - при 10% від максимальної.

Основні переваги:

  • високий ККД з практично рівною характеристикою в широкому діапазоні потужностей навантаження;
  • оптимальне використання кращих в своєму класі МОП-транзисторів CoolMOS ™ і OptiMOS ™;
  • захист від критичних умов експлуатації перетворювача LLC;
  • гнучкий інтерфейс користувача для налаштування параметрів перетворювача.

Можливі області застосування:

  • випрямлячі для телекомунікаційного обладнання;
  • промислові імпульсні джерела живлення;
  • промислові зарядні пристрої.

ККМ потужністю 800 Вт, що працює в режимі безперервних струмів

Мета даної демонстраційної плати (рисунок 18) - продемонструвати можливості застосування МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7 IPP60R180P7 в коректорі коефіцієнта потужності, що працює в режимі безперервних струмів.

Мета даної демонстраційної плати (рисунок 18) - продемонструвати можливості застосування МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7   IPP60R180P7   в коректорі коефіцієнта потужності, що працює в режимі безперервних струмів

Мал. 18. Зовнішній вигляд демонстраційної плати ККМ потужністю 800 Вт

Основні компоненти плати:

  • 600-вольта МОП-транзистор CoolMOS ™ P7 IPP60R180P7;
  • 650-вольта карбід-кремнієвий діод Шотткі CoolSiC ™ п'ятого покоління IDH06G65C5 ;
  • неізольований драйвер затвора (EiceDRIVER ™) 2EDN7524F ;
  • контролер ККМ ICE3PCS01G ;
  • мікросхема мережевого квазірезонансного перетворювача ICE2QR2280Z з вбудованим ключем CoolSET ™.

Відмінні Особливості:

  • топологія: ККМ, виконаний за схемою підвищувального перетворювача в режимі безперервних струмів;
  • вхідна напруга: 90 ... 265 В AC;
  • частота комутації: 65 кГц;
  • максимальний вхідний струм: 10 А діючого значення при вхідній напрузі 90 В і потужності навантаження 800 Вт;
  • ККД: більше 97,5% при потужності навантаження 50% від максимальної і більше 95% - при 10% від максимальної;
  • розміри плати: 120x80x40 мм.

Можливі області застосування:

  • джерела живлення серверів;
  • джерела живлення телекомунікаційного обладнання;
  • джерела живлення ПК;
  • всі види джерел живлення, експлуатація яких потребує використання ККМ.

Висновок

Тенденції в області силових перетворювальних пристроїв знаходяться на зниження їх габаритних розмірів при одночасному збільшенні вихідної потужності. Основні проблеми, з якими стикаються розробники імпульсних джерел живлення з високою питомою потужністю - відведення тепла від силових напівпровідникових приладів (МОП-транзисторів), а також забезпечення їх температурної стабільності при зниженому вхідному напрузі.

Для вирішення зазначених проблем компанія Infineon пропонує високовольтні МОП-транзистори, виконані за новітньою технологією CoolMOS ™ P7, що є подальшим розвитком лінійки МОП-транзисторів CoolMOS ™ P6. Застосування МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7 дозволяє знизити як втрати провідності (за рахунок меншого опору каналу RDS (ON)), так і комутаційні втрати (за рахунок менших значень заряду затвора Qg, Qgd і меншою енергії заряду вихідний ємності EOSS). Результати випробувань макетних зразків з МОП-транзисторами CoolMOS ™ P7 показують високі значення ККД в силових перетворювачах як з жорсткою, так і з м'якою комутацією (ККМ і резонансні перетворювачі LLC). При цьому графіки ККД показують практично рівну характеристику в широкому діапазоні потужностей навантаження, що відповідає сучасним стандартам енергоефективності імпульсних джерел живлення.

Крім підвищення ККД застосування CoolMOS ™ P7 дозволяє ефективно вирішити ряд проблем, пов'язаних з роботою МОП-транзисторів в силових каскадах - високу стійкість до стресових впливів при жорсткій комутації і придушення паразитних коливань в ланцюзі затвора. Також їх застосування забезпечує захист від електростатичного розряду. Наявність вбудованого резистора затвора, що дозволяє ефективно демпфіровать паразитні коливання в ланцюзі затвора, забезпечує простоту використання CoolMOS ™ P7 - у багатьох випадках проста заміна використовуваного МОП-транзистора на CoolMOS ™ P7 дозволяє збільшити ККД імпульсного джерела живлення, не вимагаючи при цьому перекомпонування плати.

До числа переваг CoolMOS ™ P7 можна віднести також широку номенклатуру лінійки МОП-транзисторів, що відрізняються оптимальною дискретністю параметрів і помірну вартість.

В цілому нову лінійку МОП-транзисторів CoolMOS ™ P7 можна охарактеризувати як збалансоване рішення, що охоплює різні сегменти ринку джерел живлення - від персональних комп'ютерів до телекомунікаційного та промислового обладнання.

Про компанії Infineon

Компанія Infineon є світовим лідером з виробництва силових напівпровідникових компонентів, а також займає провідні позиції з виробництва автомобільної напівпровідникової електроніки і смарт-карт Компанія Infineon є світовим лідером з виробництва силових напівпровідникових компонентів, а також займає провідні позиції з виробництва автомобільної напівпровідникової електроніки і смарт-карт. У 2015 році компанія Infineon придбала компанію International Rectifier, тим самим значно посиливши свої лідируючі позиції в області силової електроніки. Це поєднання відкриває нові можливості для клієнтів, так як обидві компанії чудово доповнюють один одного завдяки високому рівню ... читати далі