1. 前言
在連續導通模式(CCM)的 Boost PFC 電路設計中,採用 Si MOSFET 可能會遇到以下幾項主要挑戰:
- 在 CCM 模式下,Si MOSFET 的開關頻率通常較高(>50kHz),導致開通與關斷時的開關損耗較大,特別是在高電壓應用(如 400V DC 輸出)中,進一步影響整體效率。
- CM Boost PFC 需要二極體承受高頻電流切換,而 Si MOSFET 內建的 Body Diode 具有較高的反向恢復電荷(Q𝑟𝑟),容易產生額外的反向恢復損耗並引發 EMI 問題。
- 隨著輸出功率的增加,Si MOSFET 的 R𝐷𝑆(𝑜𝑛)會導致較高的導通損耗,使得效率下降,尤其是在 1kW 以上的高功率應用中影響更為顯著。
- Si MOSFET 具有較大的柵極電荷(Q𝑔),需要較高的驅動電流來實現快速切換,這將增加驅動電路的功耗,影響系統整體效率。
- 在 1kW 以上的高功率應用中,Si MOSFET 產生的熱量較多,散熱管理難度提升,進而影響系統的穩定性與可靠性。
安森美半導體推出 UJ4C075060K3S,這是一款 750V、58mΩ 的新一代 SiC FET,採用獨特的「共源共柵」電路配置,將常開型
SiC JFET 與 Si MOSFET 共同封裝,以實現常關型 SiC FET。該元件採用 TO-247-3 封裝,具備極低的柵極電荷與優異的反向恢復特
性。在 1kW以上的高功率應用中,SiC Cascode JFET 有機會成為主流選擇,以降低開關損耗、改善反向恢復特性並提升系統效率。
2. 產品特色
低導通電阻 RDS(on):58 mΩ (典型值)
工作溫度:175°C(最高)
優異的反向恢復:Qrr = 52 nC
低體二極體 VFSD:1.31 V
低閘極電荷:QG = 37.8 nC
閾值電壓 VG(th):4.8 V(典型值),允許 0 至 15 V 驅動
低固有電容
ESD 保護:HBM 2 級
無鉛、無鹵素且符合 RoHS 標準
3. 內部結構圖
4. 設計利益
安森美半導體推出750V、58mΩ低導通電阻UJ4C075060K3S具有以下幾個設計利益:
- 具有極低的開關損耗,尤其是在高頻 PFC 設計(如 >100kHz)
- 具有更低的 R𝐷𝑆(𝑜𝑛),減少導通損耗,提高系統效率,特別適用於高功率密度設計。
- 沒有內建 Body Diode 的反向恢復問題,能有效減少反向恢復損耗與 EMI,特別適用於連續導通模式(CCM) Boost PFC
- 具備更高的耐壓能力,允許在更高輸入電壓條件下運行,適合高功率 PFC 設計
- 透過 Cascode 結構,SiC JFET 能與標準 0~15V Si MOSFET驅動電路兼容,無需額外的負電壓驅動,降低設計複雜度
5. 結語
在開關模式電源(SMPS)的功率因數校正(PFC)應用中,SiC Cascode JFET 憑藉其卓越特性,在降低開關損耗、優異的反向恢復特
性、更高的耐壓能力、更低的導通電阻以及簡化驅動設計等五個方面全面優於傳統 Si MOSFET。這使得 SiC Cascode JFET 在高功率、
高頻率的 PFC 應用中能有效降低開關損耗與 EMI,同時提升轉換效率與功率密度,成為未來高效能功率設計的關鍵選擇。
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