包括光伏逆变器、电气驱动装置、UPS及HVDC在内的功率转换系统，需要栅极驱动器、微控制器、显示器、传感器及风扇来使系统正常运行。这类产品需要能够提供12V或24V低电压电源的辅助电源。辅助电源则需要输入通常工业设备所使用的三相400/480V AC电源、或太阳能光伏逆变器所使用的高电压DC电源才能工作。本文将介绍融入了ROHM的SiC技术优势且设计简单、性价比高的电源解决方案。
小型辅助电源用SiC MOSFET
图1是辅助电源所用的普通电路。在某些输入电压条件下，MOSFET的最高耐压需要达到1300V。为了确保安全，需要一定的电压余量，因此一般来讲至少需要使用额定电压1500V的产品。当然也可以使用具有同样绝缘击穿电压的Si MOSFET，但损耗将变大，故而需要昂贵且厚重的散热器。
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
极具性价比且实现SiC单端反激式拓扑结构的控制IC
采用了SiC-MOSFET的反激式转换器的辅助电源解决方案，因采用了ROHM的控制IC而更具魅力和吸引力。这种控制IC的设计利用反激式转换器安全可靠地驱动SiC-MOSFET，而且不会因栅极驱动器IC而变得复杂。
ROHM针对目前可入手的几款SiC-MOSFET，开发出特别满足各元器件栅极驱动所需条件的准谐振AC/DC转换器控制IC“BD768xFJ”并已实施量产。这款控制IC与ROHM的1700V耐压SiC-MOSFET相结合，可以最大限度地发挥产品的效率与性能。BD768xFJ不仅可控制所有的反激式电路，还能够以适当的栅极电压驱动SiC-MOSFET，从而保证最佳性能。此外，还可通过栅极箝位功能和过载保护功能来保护SiC-MOSFET。
BD768xFJ这款控制IC，采用小型SOP8-J8封装，具备电流检测用的外置分流电阻和过负载、输入欠压、输出过电压保护等保护功能以及软启动等功能。搭载了准谐振开关，以在全部工作范围内将EMI抑制在最低水平，并降低开关损耗。另外，为了优化在低负载范围的工作，控制器还安装了突发模式工作和降频功能。
下图中是采用了BD768xFJ控制IC和ROHM生产的1700V耐压SiC-MOSFET的辅助电源的主要电路，简单而又高性能。
图3. 使用了BD768xFJ控制IC和1700V耐压SiC-MOSFET的辅助电源电路
使用了SiC-MOSFET的辅助电源的性能
ROHM为了便于对使用了SiC-MOSFET的简单辅助电源的性能进行评估而专门开发了评估板(参见图4)。这款评估板为了在准谐振开关AC/DC转换器中驱动1700V耐压SiC-MOSFET“SCT2H12NZ”而使用了BD768xFJ-LB。准谐振工作有助于将开关损耗控制在最低并抑制EMI。电流检测通过外置的电阻器进行。另外，通过使用轻负载时的突发模式工作和降频功能，还可实现节能化与高效化。
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。
