PCIM Europe 是電力電子及其應(yīng)用的國際展覽和會(huì)議，在本周的德國展會(huì)上舉辦了 515 家參展商、300 場教程和研討會(huì)以及 107 場論壇演講。超過 12，000 名參觀者走進(jìn)展廳，觀看展出的最新電力電子產(chǎn)品，包括寬帶隙——氮化鎵 （GaN） 和碳化硅 （SiC）——性能優(yōu)于硅的器件。

雖然在采用方面存在一些障礙，但芯片制造商正在向前發(fā)展，以新的封裝樣式提供這些設(shè)備并擴(kuò)展產(chǎn)品線以更好地滿足現(xiàn)有應(yīng)用。他們還在提高產(chǎn)量以滿足預(yù)期的需求。

以下是今年會(huì)議上展示的一些產(chǎn)品的綜述：

為 SiC 產(chǎn)品線添加新的封裝選項(xiàng)以滿足現(xiàn)有產(chǎn)品需求是展會(huì)上的一個(gè)趨勢。英飛凌科技股份公司 通過發(fā)布 TO247-2 封裝擴(kuò)展了其 CoolSiC 肖特基 1，200-V G5 二極管產(chǎn)品組合 ，該封裝可替代硅二極管，以提高汽車、太陽能和工業(yè)應(yīng)用的效率。擴(kuò)展的 8.7 毫米爬電距離和電氣間隙距離在高污染環(huán)境中提供了額外的安全性。

例如，額定電流為 10A 的 CoolSiC 肖特基 1，200V G5 二極管可提供更高的效率，可直接替代 30A 硅二極管。采用 TO247-2 引腳封裝的 CoolSiC 肖特基二極管現(xiàn)在可以訂購五種電流等級(jí)：10 A、15 A、20 A、30 A 和 40 A。

當(dāng)與硅 IGBT 或超結(jié) MOSFET 結(jié)合使用時(shí)，CoolSiC 肖特基 1，200-V G5 二極管與使用硅二極管相比，效率提高了 1%。英飛凌以在三相轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中使用的 Vienna 整流級(jí)或 PFC 升壓級(jí)為例，其中 PFC 和 DC/DC 級(jí)的輸出功率因此可以提高 40% 或更多。

英飛凌還計(jì)劃發(fā)布采用分立封裝的 CoolSiC MOSFET 產(chǎn)品組合。其中包括表面貼裝器件 （SMD） 產(chǎn)品組合和 650V CoolSiC MOSFET 產(chǎn)品系列。目標(biāo)應(yīng)用包括電池充電基礎(chǔ)設(shè)施、儲(chǔ)能解決方案、光伏逆變器、不間斷電源 （UPS）、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及服務(wù)器和電信開關(guān)模式電源 （SMPS）。

UnitedSiC 還在其 SiC 器件系列中增加了新的封裝選項(xiàng)。該公司通過七種新的 TO220-3L 和 D2PAK-3L 器件/封裝組合擴(kuò)展了其 UJ3C（通用）和 UF3C（硬開關(guān)）650-V SiC FET 系列。新器件面向喜歡三引線、TO220 或 D2PAK 封裝選項(xiàng)并希望提高功率因數(shù)校正 （PFC） 電路、LLC 諧振轉(zhuǎn)換器和移相全橋轉(zhuǎn)換器的功率性能的設(shè)計(jì)人員。公司。

新的 UnitedSiC 器件的目標(biāo)市場分別包括數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、5G 基站和電動(dòng)汽車的電源、電信整流器和車載充電器。

這些器件可用作現(xiàn)有 Si IGBT、Si FET、SiC MOSFET 或 Si 超結(jié)器件的“直接替代品”。UnitedSiC 表示，設(shè)計(jì)人員無需改變柵極驅(qū)動(dòng)電壓即可提高系統(tǒng)性能。

這兩個(gè)系列的 SiC FET 均基于 UnitedSiC 獨(dú)特的“共源共柵”電路配置，其中常開 SiC JFET 與 Si MOSFET 共同封裝，以生產(chǎn)具有標(biāo)準(zhǔn)柵極驅(qū)動(dòng)特性的常關(guān) SiC FET 器件。當(dāng)使用“插入式替代”FET 時(shí)，現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的傳導(dǎo)和開關(guān)損耗降低、熱性能增強(qiáng)以及集成柵極 ESD 保護(hù)的性能提高。

其他新的寬帶隙器件也在展會(huì)上進(jìn)行了演示。例如，GaN Systems 展示了其新型 650-V、150-A GaN 功率晶體管，號(hào)稱是市場上業(yè)界電流最高的 650-V GaN 功率晶體管。GS-065-150 器件的開關(guān)損耗比同類 IGBT 低 100 倍，聲稱開關(guān)損耗降低了 99%。

展出的其他產(chǎn)品包括兼容 EZDrive 電路的 GS-065 低電流晶體管系列。GaN Systems 表示，更小的設(shè)計(jì)與 EZDrive 電路的結(jié)合消除了對分立驅(qū)動(dòng)器的需求，從而降低了材料成本并提高了性能。

安森美半導(dǎo)體的一款有趣的混合 SiC 和硅基器件在展會(huì)上亮相。ON Semi展示了其新的基于 SiC 的混合 IGBT ，它結(jié)合了硅和基于 SiC 的技術(shù)，以及相關(guān)的隔離式大電流 IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)器。

得益于最新的場截止 IGBT 和 SiC 肖特基二極管技術(shù)，AFGHL50T65SQDC 混合 IGBT 在多種電源應(yīng)用中提供低導(dǎo)通和開關(guān)損耗。ON Semi 表示，該器件由一個(gè)帶有 SiC 肖特基勢壘二極管的硅基 IGBT 組成，它解決了硅基解決方案的較低性能和 SiC 基解決方案的較高成本之間的權(quán)衡。

符合 AEC-Q101 標(biāo)準(zhǔn)的器件可以在高達(dá) 175°C 的結(jié)溫下工作，使其適用于要求苛刻的電源應(yīng)用，包括車載電動(dòng)汽車 （EV） 和混合動(dòng)力 EV 充電器等汽車。

安森美還在 PCIM 上發(fā)布了一系列隔離式大電流 IGBT 驅(qū)動(dòng)器。安森美表示，這些器件可以提供 7.8A 的驅(qū)動(dòng)電流和 7.1A 的吸收電流，這是一些競爭器件能力的三倍以上，并且它們在米勒高原運(yùn)行時(shí)具有更大的電流能力。NCD（V）57000 系列的目標(biāo)電源應(yīng)用包括太陽能逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、UPS 和汽車應(yīng)用，例如動(dòng)力總成和 PTC 加熱器。

具有內(nèi)部電流安全隔離的大電流單通道 IGBT 驅(qū)動(dòng)器旨在提供高效率和高可靠性。功能包括互補(bǔ)輸入、漏極開路故障和就緒輸出、有源米勒鉗位、精確欠壓鎖定 （UVLO）、帶軟關(guān)斷的 DESAT 保護(hù)、負(fù)柵極電壓引腳以及用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性的獨(dú)立高低驅(qū)動(dòng)器輸出。

碳化硅產(chǎn)能提升 包括 Cree、英飛凌和 Microchip 在內(nèi)的多家芯片制造商宣布擴(kuò)大產(chǎn)能和量產(chǎn)規(guī)模，為未來五年需求的增長做準(zhǔn)備。

Cree Inc. 宣布將投資高達(dá) 10 億美元用于擴(kuò)大 SiC 產(chǎn)能。該公司計(jì)劃在其位于北卡羅來納州達(dá)勒姆的美國總部園區(qū)建造一個(gè)新的最先進(jìn)的自動(dòng)化 200 毫米 SiC 制造設(shè)施和一個(gè)材料大型工廠。該項(xiàng)目將于2024年完成。

此次擴(kuò)建預(yù)計(jì)將使 SiC 晶圓制造能力增加 30 倍，將 SiC 材料產(chǎn)量增加 30 倍，以滿足到 2024 年的預(yù)期市場增長。預(yù)計(jì) 2023 年 SiC 市場將達(dá)到 15 億美元，復(fù)合年增長率根據(jù)Yole Développement （Yole）的數(shù)據(jù)，2017 年至 2023 年間的增長率為 31% 。

Cree 的計(jì)劃包括通過擴(kuò)建現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、253，000 平方英尺、200 毫米功率和射頻晶片制造設(shè)施，為其 Wolfspeed 碳化硅業(yè)務(wù)增加產(chǎn)能。此外，新的 North Fab 將完全符合汽車標(biāo)準(zhǔn)，并將提供比現(xiàn)在多近 18 倍的制造表面積，最初將生產(chǎn) 150 毫米晶圓。

英飛凌和 Microchip 都在加大其多款 SiC 器件的批量生產(chǎn)。英飛凌宣布量產(chǎn)其 1.200-V CoolSiC MOSFET 器件系列。它們的額定值為 30 mΩ 至 350 mΩ，采用 TO247-3 和 TO247-4 封裝。大多數(shù)封裝選項(xiàng)的工程樣品將于 2019 年第四季度提供，但采用 TO247 封裝的 1，200-V CoolSiC MOSFET 除外，該產(chǎn)品現(xiàn)已上市。

建立其 SiC 功率產(chǎn)品組合的 Microchip Technology Inc. 通過其 Microsemi 子公司宣布推出一系列 SiC 功率器件。新產(chǎn)品具有寬帶隙技術(shù)的固有優(yōu)勢，包括耐用性和性能優(yōu)勢，包括 700-V SiC MOSFET 以及 700-V 和 1，200-V SiC 肖特基勢壘二極管 （SBD）。

Microchip 的 SiC 功率產(chǎn)品組合共有超過 35 種分立產(chǎn)品，包括各種電壓、額定電流和封裝尺寸的 SiC 芯片、分立器件和電源模塊。

Microchip 表示，其 SiC MOSFET 和 SBD 在更高頻率下提供更高效的開關(guān)，并通過了長期可靠性所需水平的耐用性測試。Microchip 表示，在非鉗位感應(yīng)開關(guān) （UIS） 耐用性測試中，SiC SBD 的性能比其他 SiC 二極管高出約 20%，該測試可測量器件在雪崩條件下承受退化或過早失效的能力，這種情況發(fā)生在電壓尖峰超過器件的擊穿電壓時(shí)。

即使經(jīng)過 100，000 次重復(fù) UIS （RUIS） 測試，SiC MOSFET 也表現(xiàn)出出色的柵極氧化物屏蔽和通道完整性，參數(shù)壽命幾乎沒有下降。

不僅僅是寬帶隙除了 GaN 和 SiC 器件之外，還有更多的組件被展出。其中一些產(chǎn)品包括吹捧性能改進(jìn)的無芯電流傳感器。

Allegro MicroSystems展示了其無芯電流傳感器 IC 和 QuietMotion 無刷直流 （BLDC） 電機(jī)控制解決方案系列中的第一款器件。AMT49406 號(hào)稱是市場上首款無需客戶代碼的磁場定向控制 （FOC） BLDC 電機(jī)控制器。完全集成了 FOC 算法，以實(shí)現(xiàn)最佳效率和噪聲性能。其他幾項(xiàng)產(chǎn)品技術(shù)，包括風(fēng)扇和泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電源監(jiān)控 IC 和磁性旋轉(zhuǎn)編碼器，也在展出。

所有這些產(chǎn)品都旨在節(jié)省空間、提高效率和安全性。但回到電流傳感器。ACS37650 無芯電流傳感器 IC 無需在電動(dòng)汽車牽引逆變器等大電流傳感應(yīng)用中使用集中器內(nèi)核，從而節(jié)省了空間。其他特性包括具有極低噪聲和高分辨率的閉環(huán)感應(yīng)以及在擴(kuò)展的汽車溫度范圍內(nèi)的操作。

Allegro 的汽車級(jí) 1MHz 電流傳感器 IC 也在展會(huì)上進(jìn)行了演示，以節(jié)省空間的封裝提供更快和更高的電流感應(yīng)范圍。Allegro 表示，這些電流傳感器 IC 比變壓器更可靠，有助于減少物料清單。應(yīng)用包括汽車車載充電器、工業(yè)電源和智能運(yùn)動(dòng)應(yīng)用。

英飛凌還發(fā)布了一個(gè)新的電流傳感器系列，由精確穩(wěn)定的無芯霍爾傳感器組成，允許設(shè)計(jì)人員對電流范圍、過流閾值和輸出模式等參數(shù)進(jìn)行編程。XENSIV TL1497 是該系列的第一個(gè)成員，在 PCIM Europe 2019 上亮相，測量范圍從 ±25 A 到 ±120 A，適用于高達(dá) 50 kW 的電力驅(qū)動(dòng)器和光伏逆變器等工業(yè)應(yīng)用。

TLI4971 采用溫度和應(yīng)力補(bǔ)償來確保靈敏度誤差在室溫下低至 2%。英飛凌表示，通過單點(diǎn)系統(tǒng)內(nèi)校準(zhǔn)，靈敏度誤差可以降低到 2% 以下。

電流傳感器具有兩個(gè)用于快速過流信號(hào)的輸出引腳，使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)^流信號(hào)的閾值水平進(jìn)行編程，從而將它們用于系統(tǒng)要求，而無需進(jìn)一步的外部元件，因此信號(hào)可用于預(yù)警和系統(tǒng)關(guān)閉。電流傳感器還會(huì)在電源電壓過壓或欠壓的情況下提供信號(hào)。樣品將于 8 月提供。