SiC SBDがオーディオアンプの電源に使いにくい理由

AB級SiC MOSFETアンプの試作中に、

電源の整流用SiC SBD(SCS206AG)が壊れる状況が発生しました。

8Ω, 100Wのオーディオアンプの負荷を想定して、

If=6Aで足りると考えていましたが、

想定外の状況では不十分のようです。

 

具体的には、ドライバBJT(2SC4883A/2SA1859A)のばらつきから恐らく

ゲート電圧が発振してしまい、

SiC MOSFET(C3M0280090D)が貫通電流によりショートした模様です。

 

その結果、負荷が電流検出抵抗(0.22Ω)のみになってしまい、

電圧降下が大きくなり、平滑用コンデンサが充電できずに、

SiC SBDに大きなピーク電流が繰り返し発生する状況になったため、

熱破壊に至ったと推測しています。

 

そこで、短絡状態の状況における電源回りの振る舞いを

SPICEシミュレーションで確認してみます。

 

回路図を示します。

SiC SBDのモデルはSCS315AHGです。

300VAのトランスの突入流電流防止用にNTCをつけてあります。

 

過渡解析の結果を示します。

緑がSiC SBDに流れる電流(Ifrm: 10ms sine halfwave 60A peak)、

赤がSiC SBDの熱損失(Pd: 150W peak)です。

 

60Aの過電流を許容できたとしても、

平均で50Wx8程度の放熱ができないと、

確実に熱破壊に至ると思われます。

 

これらの条件を踏まえて、

3つのSiC SBD(Rohm SCS315AHG, CREE C3D16065A, Infineon IDH16G65C6)の

データシートを比較します。

いずれもVr=650V, If=15A程度の製品ですが、

Qc, Vf, Ifrm, Pd, I2tはかなり違うことがわかります。

 

音質に関係するのはQcですが、

熱の発生はVf, 熱の放出はPd, 過電流への耐性はi2tが支配的です。

また、商用電源の整流用なので、

Ifrmは10ms(50Hz) sine halfwaveで見る必要があります。

 

これらの基準で選ぶとすると、

Infineon IDH16G65C6が良さそうです。

ただし、放熱板かヒートシンクは必須です。

CoolSiCとは、言い得て妙ですね。

 

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