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            高壓SiC與ESBC的比較 安森美半導體的SiC電源解決方案解析

            2021年02月20日 12:00 ? 次閱讀

            諸如太陽能和風力發電之類的創新技術正在加速取代傳統燃料為基礎的電廠,并且由于儲能和收集方法的改善,從而節省了大量成本,已經超過了昂貴的“發電廠”。

            在政府通過政策和激勵措施支持新能源的前提下,公共能源基礎設施及其相關的電網結構有許多改善和增長的機會。

            最新進展

            較舊的電網結構包括單向電力輸送和有限的能源發電,例如化石燃料,水力發電和核電站??稍偕茉吹漠a生和收集方面最新進展是使同一個電網可以擴展其發電資源(風能和太陽能),同時可以創建靈活的雙向分配方式,以滿足不同的需求和存儲選擇。

            圖1顯示了典型的太陽能串逆變器框圖,其中包括柵極驅動,電流感測和處理。通常使用IGBT,高壓FET以及更常見的包含集成IGBT和二極管的功率集成模塊(PIM)來完成此配置的功率傳輸。

            圖1:太陽能串逆變器框圖

            電動汽車充電則是另一個具有類似大功率需求的行業。電動汽車以前所未有的速度越來越受歡迎。不幸的是,他們的充電站一直落后。電動汽車充電的基礎設施還沒有達到加油站那樣的可用性,同時充電時間也遠大于加油時間。以350kW的功率水平運行的DC快速充電系統可以在不到10分鐘的時間內為車輛充滿電。

            圖2顯示了一個典型的DC快速充電框圖的示例,其中包含電源路徑組件以及相關的處理和外圍設備。

            圖2:EV充電站的DC快速充電框圖

            事實證明,基于碳化硅(SiC)的組件可以為公共能源基礎設施(例如,電網和EV充電站)提供更好的電力傳輸解決方案。反過來,這樣的解決方案可以在更好的傳導損耗,泄漏電流,熱管理,浪涌容量和功率密度方面提供改進。此外,基于SiC的技術可提高整體效率,并提高可靠性及減小整體占地面積。安森美半導體等行業領先的公司提供了一系列SiC器件,因此讓我們探究這些器件并深入研究其某些應用。

            SiC技術為什么是更好的解決方案

            無論是太陽能,電動汽車充電,還是服務器應用,都表明SiC技術可以勝過傳統的硅器件和模塊,例如硅IGBT/MOSFET。但是,讓我們從一個跳到每個設計師的腦海中的話題開始:效率。

            SiC如何提高效率?涉及許多因素,但主要是,SiC的優勢包括在較低的傳導損耗(Vf)下具有較高的工作溫度和頻率(最高1MHz),以及較高的電壓和額定電流(高達1800V的電壓和100A的電流),與硅MOSFET相比,又可以提供更高的電源效率和更少的散熱設計。

            有關SiC技術如何為高壓和大電流應用提供某些最高總體功率的功能,請參見圖3。

            圖3:大功率晶體管的功率容量與開關頻率的關系

            鑒于這些SiC器件的導通電阻較低,而功率能力則更高,基于SiC的解決方案可轉化為更高的工作效率。

            圖4展示了串聯的SiC基二極管和MOSFET,在典型的5kW升壓轉換器應用時,傳導損耗降低多達73%。

            圖4:在5kW升壓轉換器中使用SiC組件實現更高功率效率的示例

            由于對相關電感器電容器的尺寸要求較低,因此基于SiC的電路的占地面積通常要小得多。實際上,在某些情況下,由于具有更高的開關頻率,它的尺寸要小75%。因此可以提供更高的功率密度。盡管SiCMOSFET通常比傳統的硅MOSFET貴4倍,但是由于這些較小的電感器和電容器,整個系統的成本下降了,同時減少了總面積。

            在產品組裝和機械集成方面,事實證明,ONSemconductor的PIM(例如Q0/Q1/Q2PACK模塊,其中集成了SiC器件以幫助減少周邊系統開發)簡化了制造過程并降低了開發風險,同時允許加快上市時間。

            另外,分立的非集成式解決方案通常需要更多的時間來設計安裝散熱系統,例如隔離墊和散熱器,同時還帶來了不良的熱接觸風險。PIM解決方案可簡化裝配過程,從而減少時間/成本并提高可靠性,同時由于功率密度方面的優勢,還可以使最終產品更緊湊。

            圖5展示了離散解決方案與PIM模塊組裝過程的比較。

            圖5:分立解決方案與安森美半導體PIM解決方案之間的組裝比較

            安森美半導體的SiC電源解決方案

            安森美半導體的PIM模塊可提供更快的開關速度,更高的功率效率和更高的功率密度,這些解決方案還可以降低系統成本和尺寸,但這還不是全部。PIM模塊并非總是比分立組件更受青睞,主要是基于應用的額定功率以及性能和成本方面的考慮。因此安森美半導體提供分立和PIMSiC兩種解決方案。

            圖6顯示了如何在離散解決方案或PIM解決方案之間進行選擇。

            圖6:何時使用分立式或模塊式解決方案

            用于UPS,電動機驅動或光伏逆變器等應用的高壓輔助電源通常具有300VDC至1000VDC的直流母線電壓,這使其很難為顯示器,風扇或加熱器集成低壓輔助電源。但是SiCMOSFET具有更高的阻斷電壓和更寬的輸入電壓范圍,從而具有更大的系統靈活性和功能。此外,如SiC優勢部分所述,更高的頻率和更低的導通電阻會導致更小,更高功率密度的解決方案。但是,讓我們看一下以75kHz運行的ESBC配置電源和以300kHz運行的SiC電源之間的直接比較。SiC電源的尺寸更?。s一半),功率輸出增加20%,并且效率明顯提高。

            有關尺寸和效率的比較,請參見圖7。

            圖7:高壓SiC與ESBC的比較

            安森美半導體根據應用的不同提供各種開關技術和封裝類型,以及隔離的驅動器。

            關于安森美半導體完整的SiC器件產品組合,請參見圖8。

            圖8:安森美半導體SiC產品組合

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            當步進電機運作的時候,其配套的驅動器的細分數設置為多少比較合適些?下面是我用兩種電機做的以下實驗來給....
            發表于 2021-02-01 16:04? 414次閱讀
            步進驅動器細分設置多少合適

            步進驅動器紅燈報警怎么解決

            一般機器在工作的時候嗎,遇到一些特殊的情況一不小心可能就會出現故障,這也是機器維修越來越興起的一大原....
            發表于 2021-02-01 15:58? 565次閱讀
            步進驅動器紅燈報警怎么解決

            特斯拉引爆的車用SiC市場

            報道指出,特斯拉的Model3是第一個應用碳化硅(sic)功率元器件的電動車型,用的是來自意法半導體....
            發表于 2021-02-01 15:37? 433次閱讀
            特斯拉引爆的車用SiC市場

            第三代半導體SiC器件的性能優勢

            第二代半導體材料主要是指化合物半導體材料,如砷化鎵(GaAs)、銻化銦(InSb),主要用于制作高速....
            發表于 2021-02-01 13:50? 620次閱讀
            第三代半導體SiC器件的性能優勢

            輸出二極管的選擇?

            每次看書上說輸出二極管選擇的時候,都是說經驗值是選平均電流值的三倍,為什么???誰能幫我解惑,謝謝...
            發表于 2021-02-01 12:23? 676次閱讀
            輸出二極管的選擇?

            規范化工泵的主要用途以及應用領域介紹

            1、主要用途及應用領域 IH型化工泵運輸材料的溫度為-20至105,必須使用制冷對策運輸高溫材料,用....
            發表于 2021-02-01 12:05? 216次閱讀
            規范化工泵的主要用途以及應用領域介紹

            關于TVS二極管參數選型的詳細解析

            TVS二極管選型的版本有很多,本文重點講解的是從參數這個角度來分析如何選型TVS二極管? 截止電壓V....
            發表于 2021-02-01 11:52? 250次閱讀
            關于TVS二極管參數選型的詳細解析

            國網電流過大導致特斯拉無法啟動

            2月1日消息,1月31日下午,針對南昌特斯拉新車用戶在特斯拉自用充電站充電,因國網電流過大導致突然斷....
            發表于 2021-02-01 10:03? 451次閱讀
            國網電流過大導致特斯拉無法啟動

            使用二極管并聯LDO的方法

            本文中將介紹第一種方法:使用二極管并聯LDO的方法。 ...
            發表于 2021-02-01 06:15? 0次閱讀
            使用二極管并聯LDO的方法

            變壓器與電感器設計手冊 第三版

            變壓器與電感器設計手冊 第三版 240頁 資料來自網絡資源 ...
            發表于 2021-01-31 22:24? 179次閱讀
            變壓器與電感器設計手冊 第三版

            Fluke MDA-510和MDA-550電機驅...

            利用引導式測試設置和自動化驅動器測量提供可靠、可復驗的測試結果,使電機驅動器故障排除工作化繁為簡。
            發表于 2021-01-31 09:47? 223次閱讀
            Fluke MDA-510和MDA-550電機驅...

            小鵬汽車因逆變器問題召回13399輛車

            從國家市場監督管理總局獲悉,日前,廣州小鵬汽車科技有限公司根據《缺陷汽車產品召回管理條例》和《缺陷汽....
            發表于 2021-01-30 10:46? 749次閱讀
            小鵬汽車因逆變器問題召回13399輛車

            整流二極管一般怎么選用?

                二極管在選用的時候,一般先要看需要的耐壓和電流各是多少。     一、在1A以內,可以選用1...
            發表于 2021-01-29 17:28? 900次閱讀
            整流二極管一般怎么選用?

            小鵬召回部分汽車更換其逆變器

            據國家市場監督管理總局消息,日前,廣州小鵬汽車科技有限公司根據《缺陷汽車產品召回管理條例》和《缺陷汽....
            發表于 2021-01-29 14:31? 586次閱讀
            小鵬召回部分汽車更換其逆變器

            高壓三相驅動器的特點優勢及家電設計開發中的應用

            目前隨著設計開發進程的加快,一些家電(高效洗衣機、冰箱、空調和其他家用電器)要求用更先進的設計方法來....
            發表于 2021-01-29 10:54? 609次閱讀
            高壓三相驅動器的特點優勢及家電設計開發中的應用

            英飛凌功率雙極性半導體二極管和晶閘管的成熟技術

            我們已經步入第三代寬禁帶半導體時代,碳化硅氮化鎵是熱點技術,但不能忽略,功率二極管,晶閘管還是應用最....
            發表于 2021-01-29 10:18? 373次閱讀
            英飛凌功率雙極性半導體二極管和晶閘管的成熟技術

            九州大學打破瓶頸設計出長壽命“純藍光”OLED

            OLED(Organic Light-Emitting Diode),又稱為有機電激光顯示、有機發光....
            發表于 2021-01-29 09:52? 488次閱讀
            九州大學打破瓶頸設計出長壽命“純藍光”OLED

            采用23mm x 16.5mm封裝的170W倍壓...

            由于在該電路中未使用電感器,因此對所有 4 個 MOSFET 均執行軟開關,從而極大地降低了因開關切....
            發表于 2021-01-29 09:43? 167次閱讀
            采用23mm x 16.5mm封裝的170W倍壓...
            最好看的2018中文字幕_亚洲欧美日韩一区_国产欧美亚洲综合第一区_欧美日韩视费观看视频