2021-12-05 06:58:09

逆变器和光伏编造的功能条件使WBG器件利用成为首选

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来源:环球体育app


  自从宽带隙 (WBG) 器件出生往后,为功率变换运用带来了一股令人胀吹的海潮。然则,正在什么情形下从硅片转换到宽带隙工夫才蓄旨趣呢?迄今为止,屏障栅极等基于硅的功率器件曾经很好地正在业界取得大界限运用。这些器件正在品格因数 (FoM) 方面不休改革,加上正在拓扑架构和机理等方面的前进,使工程师或许实行更高的体系效果。工程师争持赓续利用硅片的最常见源由能够是正在这方面具有丰厚的学问和体会。然而,正在某些情形下,下一代电源、

  正在中压运用中,英飞凌的 OptiMOS 或许供给业界更佳的品格因数。开合电源(SMPS)、逆变器和电池供电马达等需求100~200V MOSFET 的运用曾经正在利用这些高频优化器件。然而,跟着人为智能 (AI) 协处置器等需求庞杂电流的边际运算运用越来越遍及,对晋升电源供电效果和瞬态负载反响才气提出了央浼。CoolGaN可供给显明优于任何同类中压硅器件的 FoM以及零反向光复电荷,这使其成为半桥电途的完满采选。因为其晶体平面成长特点,使封装或许实行采用顶部散热的革新机造。正在 54V 输入/12V 输出的降压变换器中,基于 CoolGaN 的打算可供给 15A 电流,正在500 kHz 开合频率时到达凌驾 96.5% 的峰值效果。这比一致OptiMOS 5 100V正在100 kHz开合频率下效果升高了1%。

  正在400~650V界限内的高电压运用也受会益于 CoolGaN器件,通过诈骗更高开合频率而实行的效果晋升可升高功率密度,这种特点正在空间和重量越来越珍奇的通信和任事器电源中尤为主要。对 3kW/12V 电源的纷乱帕累托领会(Pareto analysis)注解,CoolGaN 工夫能够正在约莫 67W/in3 的功率密度下供给比超等结 CoolMOS 器件高 0.7% 的效果。这里还要贯注的一点是,第一代 GaN 器件目前正处于其工夫途径图的动手阶段。切磋注解,就单元面积的通态电阻而言,咱们间隔其表面极限值另有一个数目级。

  TRENCHSTOP IGBT 永久往后从来是需求 1200V 开合运用的主力,并曾经成为光伏逆变器、SMPS 和汽车逆变器等运用的主要产物。与 MOSFET 雷同,每一代新器件都进一步改观了 VCEsat 之间的量度。然而,跟着碳化硅(SiC)工夫的显示,CoolSiC 等坚硬的沟槽 MOSFET正在传导和开合损耗方面都拥有显明上风,所以正正在上述运用中急迅取得承认。硬开合图腾柱功率因数校正电途(CCMPFC) 便是一个例子。CoolSiC广泛可正在 100°C 足下温度下运转,随温度转移的相对平缓 RDS(on) 意味着 94mΩ 器件能够正在 3.3kW CCM 图腾柱 PFC 中实行 99% 的效果。

  总体而言,CoolGaN 和 CoolSiC 都或许供给更好的 FoM,而且可实行比同类硅器件更高的效果。然则,这些并不是独一需求思量的成分,价钱同样很主要,采用新工夫带来的合连危急也是这样。GaN 和 SiC 都拥有分其它驱动和事务特点,为了充足表现这些工夫的潜力,能够还需求新的拓扑架构或统造工夫。

  看待任事器等运用中的图腾柱 PFC, SiC 和 GaN 器件均能够利用。因为SiC器件的 RDS(on) 温度合连性万分低,因而可首选用于 CCM 统造,而 GaN 则正在谐振图腾柱运用中拥有上风。正在古代升压 PFC 中,硅 MOSFET 与 WBG 器件比拟,或许以更低本钱实行理念的体系效果,所以硅 MOSFET依旧是最佳采选。当功率密度万分主要时,越发是正在轻负载情形下,CoolGaN 拥有更低的栅极驱动损耗,使其成为更好的采选对象,而CoolSiC 则是次优采选,看待任事器和电信运用的高频 LLC 打算而言越发这样。正在汽车运用界限,咱们估计车载充电器、DC-DC 转换器和主逆变器等运用对 SiC MOSFET 的需求会越来越大。

  打算职员嗜好更多的采选计划来做出最佳打算,为了餍足这些需求,英飞凌正正在拓荒多种WBG器件来增加其业界当先的硅工夫,使体系打算职员保存某些硅工夫的同时,可改革产物打算。然而,当机遇成熟时,WBG 处置计划将或许把电源打算推向空前绝后的高效果和高功率密度。

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