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600V 超级结MOSFET PrestoMOS助力变频空调节能 反向恢复时间极快且提高设计灵活度的“R60xxJNx系列”共30种机型登场

发表于2019-04-10


  1. <概要>

    R60xxJNx系列”共30种机型

    全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都)推出600V耐压超级结 MOSFET“PrestoMOS”系列产品,在保持极快反向恢复时间(trr※1))的同时,提高设计灵活度,非常适用于空调、冰箱等白色家电的电机驱动以及EV充电桩。近日,该系列产品群又新增了“R60xxJNx系列”共30种机型。
    此次开发的新系列产品与以往产品同样利用了ROHM独有的寿命控制技术,实现了极快的反向恢复时间(trr)。与IGBT相比,轻负载时的功耗成功减少了58%左右。另外,通过提高导通MOSFET所需要的电压水平,避免发生造成损耗增加原因之一的误开启(Self Turn-on)现象※2)。不仅如此,还通过优化内置二极管的特性,改善了超级结MOSFET特有的软恢复指数※3),可减少引发误动作的噪声干扰。通过减少这些阻碍用户优化电路时的障碍,提高设计灵活度。
    该系列产品已经以月产10万个的规模逐步投入量产(样品价格:180日元起,不含税)。前期工序的生产基地为ROHM Apollo Co., Ltd.(日本福冈),后期工序的生产基地为ROHM Korea Corporation(韩国)。另外,该系列产品已于3月起在 AMEYA360、RightIC、SEKORM 这三家网售平台开始网售。

     

    <背景>

    据了解,在全球的电力需求中,近50%用于电机驱动,随着白色家电在新兴国家的普及,电机驱动带来的电力消耗量预计会逐年增加。包括空调和冰箱在内,白色家电多使用变频电路进行电机驱动,而变频电路的开关元件一般使用IGBT。但是,近年来在节能性能需求高涨的大趋势下,可有效降低设备稳定运行时功耗的MOSFET正在逐步取代IGBT。
    在这种背景下,ROHM于2012年首家实现以极快反向恢复特性为特点的功率MOSFET PrestoMOS的量产,由于该系列产品可大大降低应用的功耗而受到市场的高度好评。

    背景

     

    <什么是PrestoMOS>

    什么是PrestoMOS

    Presto表示“极快”,是源于意大利语的音乐术语。
    通常,MOSFET具有快速开关以及在低电流范围的传导损耗低的优势。例如,用于空调的情况下,非常有助于稳定运转时实现低功耗。
    PrestoMOS正是在低电流范围实现低功耗的、以极快的反向恢复时间(trr)为特点的ROHM独创的功率MOSFET。

    <提高设计灵活度的关键>

    开关速度的高速化与误开启现象、噪声干扰是相悖的,用户在电路设计时需要通过调整栅极电阻来进行优化。与一般的MOSFET相比,ROHM的R60xxJNx系列已经具备了误开启现象以及噪声对策,有助于提高用户的设计灵活度。

    1.避免增加损耗的误开启对策

    本系列产品通过优化MOSFET结构上存在的寄生电容,将开关时的额外栅极电压降低了20%。另外,使MOSFET导通所需的阈值电压(Vth)增加了约1.5倍,是“不易产生误开启现象的设计”。因此,扩大了用户通过栅极电阻来进行损耗调节的范围。

    避免增加损耗的误开启对策

    2.改善恢复特性,减少噪声干扰。

    改善恢复特性,减少噪声干扰

    通常,超级结MOSFET的内置二极管的恢复特性为硬恢复。但是,ROHM的R60xxJNx系列,通过优化结构,与以往产品相比,新产品的软恢复指数改善了30%,不仅保持了极快的反向恢复时间(trr),还成功减少了噪声干扰。因此,用户通过栅极电阻调节噪音干扰时变得更加容易。

     

    <产品阵容>

    Package
      TO-252
    (DPAK)
    [SC-63]
    TO-263
    (LPT(S) D2PAK)
    [SC-83]
    TO-220FM TO-3PF TO-247
    Ron typ
    (mΩ)
    1100 R6004JND3 R6004JNJ R6004JNX
    720 R6006JND3 R6006JNJ ☆R6006JNX
    600 R6007JND3 R6007JNJ R6007JNX
    450 R6009JND3 R6009JNJ R6009JNX
    350 R6012JNJ ☆R6012JNX
    220 R6018JNJ R6018JNX
    180 R6020JNJ R6020JNX R6020JNZ R6020JNZ4
    140 R6025JNX R6025JNZ R6025JNZ4
    110 ☆R6030JNX R6030JNZ R6030JNZ4
    90 R6042JNZ4
    64 ☆R6050JNZ ☆R6050JNZ4
    45 ☆R6070JNZ4

    ☆开发中

     

    <应用例>

    应用例

    空调、冰箱、工业设备(充电桩等)

    <术语解说>

    ※1 trr : 反向恢复时间(Reverse Recovery Time)

    开关二极管从导通状态到完全关断状态所需的时间。

    ※2 误开启现象

    对MOSFET施加急剧的电压时,会产生额外的栅极电压,超过产品特定的阈值而使MOSFET误导通的现象。此时产生的不必要的导通时间会直接导致损耗增加。一般多发于逆变电路等桥式电路,通常需要采取增加外置部件等对策。

    ※3 软恢复指数

    软恢复指数

    通常,二极管存在反向恢复时间(trr)短但容易产生噪声的硬恢复和不容易产生噪声但反向恢复时间(trr)长的软恢复两种恢复模式。超级结 MOSFET的内置二极管的特点是硬恢复特性尤为显著。表示软恢复性能的指数采用图中的ta÷tb。