下一代电源设备 (SiC/GaN)

电源设备是指用于电力系统的半导体元件，目前较多使用 Si-IGBT 或 Si-MOSFET。可通过提高电源设备开关动作的频率，减小线圈或变压器等无源部件，实现“系统的小型化”。但是，如果对 Si-MOSFET 或 Si-IGBT 提高频率，开关动作的损耗则会增大，无法做到“系统的高效化”。因此，使用 Si-IGBT 或 Si-MOSFET 的电力系统难以兼顾“系统的小型化”与“系统的高效化”。

另一方面，由于下一代电源设备 SiC-MOSFET 或 GaN-MOSFET 进行高频开关动作时的损耗非常低，因此，不会降低系统的转换效率，这使得无源部件的小型化成为可能。这样一来，作为下一代电源设备，SiC-MOSFET 或 GaN-MOSFET 备受业界关注，开始用于EV、商用空调 (PAC)、服务器用电源、工业设备用电源、UPS（不停电电源）、太阳能功率调节器等广泛的用途。图 2 所示为使用 Si、SiC、GaN 的电源设备的电力容量与开关频率比较，以及使用这些参数的电力系统的典型应用。
通过将电源设备从 Si 切换为 SiC 或 GaN，电力容量变得更大，也可以适用于开关频率更高的范围。
AKM 的电流传感器的体积比较小，适用于 60Arms 这样的高速响应，因此，适合于使用 SiC 或 GaN 的应用的电流检测。
随着今后大电流化、高带宽化的不断推进，SiC/GaN 的应用范围也会不断扩大。下面说明作为典型应用中的主流的“图腾柱 PFC 电路 ”与“ 相位漂移 DCDC 电路”的优点以及最佳电流检测方式的选择方法。

* PFC 为 Power Factor Correction 的缩写，指的是“功率因数校正”。

自从制定了谐波电流抑制规定，其内置于开关电源等中。原来以使用二极管电桥的 PFC 电流为主流，但二极管电桥部分的电力损耗较大，难以实现“系统的高效化”。为了解决这一课题，取代二极管电桥而使用电力损耗较小的电源设备的“图腾柱 PFC 电路”开始受到业界关注。( 图 3)通过使用即使高频时电力损耗也较小的下一代电源设备，可兼顾“系统的高效化”与“系统的小型化”。下面介绍为最大限度发挥图腾柱 PFC 电路的优点而要求电流检测部分具备的特性。

相位漂移 DCDC 电路是 DCDC 电路中转换效率较高的电路 ( 请参照图 4)。通过使用电力损耗较小的下一代电源设备，相位漂移 DCDC 电路与图腾柱 PFC 电路同样，可在原理上通过高频化实现无源部件 ( 主要是变压器 ) 的小型化。作为避免发生变压器小型化进程中的磁饱和问题的方法，一般采用“峰值电流控制”，以便在磁饱和点之前流过电流。该方式需要无延迟且高精度地测量峰值电流。这种电流检测方式主要使用 CT，但今后要通过高频化进一步减小变压器的体积时，还面临着2个课题。