Zasilanie nowej generacji: synergia tranzystorów MOSFET, SBD i sterowników bramek SiC Polska

W całym krajobrazie energoelektroniki następuje niewielka zmiana w odpowiedzi na trzy kluczowe postępy technologiczne: tranzystory MOSFET z węglika krzemu (SiC), diody barierowe Schottky'ego (SBD) i bardzo rozwinięte obwody sterownika bramki. Ma potencjał, aby stać się nowym sojuszem wspierającym, rewolucjonizującym wydajność, niezawodność i zrównoważony rozwój, jakie znamy, na drodze do konwersji mocy wywróconej do góry nogami. W centrum tej zmiany leży współpraca między tymi częściami, które współpracowały, aby wprowadzić systemy elektroenergetyczne w zupełnie nową erę energetyczną. 

Tranzystory MOSFET i SBD SiC dla przyszłej elektroniki mocy

Dzięki tym wyjątkowym właściwościom, takim jak wysoka przewodność cieplna, niskie straty przełączania oraz praca w znacznie wyższych temperaturach i napięciach niż tradycyjny materiał na bazie krzemu, stał się on podstawą rewolucji we współczesnej energoelektronice. W szczególności tranzystory MOSFET SiC umożliwiają wyższe częstotliwości przełączania, co skutkuje znacznie zmniejszonymi stratami w przewodzeniu i przełączaniu w porównaniu z alternatywą wykorzystującą krzem. W połączeniu z układami SBD SiC, które oferują niespotykanie dotąd bardzo niskie spadki napięcia w kierunku przewodzenia i niemal zerowe straty w trybie zwrotnym, urządzenia te zapoczątkowują nową erę zastosowań – od centrów danych po samoloty elektryczne. Wyznaczają nowe standardy dla branży, rzucając wyzwanie wypróbowanym, przetestowanym i prawdziwym granicom wydajności, umożliwiając mniejsze/lżejsze systemy zasilania o wyższej wydajności. 

Najlepsza kombinacja urządzeń SiC i nowoczesnych sterowników bramek

Zaawansowane sterowanie bramką znacznie ułatwia pełne wykorzystanie potencjału tranzystorów MOSFET i SBD SiC. Sam SiC byłby odpowiedni, a ci oceniający wymagają szybkości działania, aby uzyskać najlepsze warunki przełączania zapewniane przy użyciu urządzeń LS-SiC. Sprawiają, że EMI jest znacznie niższe, redukując dzwonienie bramki i znacznie lepiej kontrolując czasy narastania/opadania. Ponadto sterowniki te zazwyczaj zawierają funkcje zabezpieczające przed przetężeniem (OC), OC i odpornością na zwarcie obszaru bezpiecznego działania (SCSOA), ale także przed błędami napięciowymi, takimi jak blokada podnapięciowa (UVLO), w celu ochrony urządzeń SiC w przypadku niepożądanego wydarzenia. Taka harmonijna integracja zapewnia nie tylko zoptymalizowaną wydajność systemu, ale także długą żywotność urządzeń SiC. 

Moduły mocy nowej generacji: oszczędność energii i zmniejszony ślad węglowy

Głównym czynnikiem przemawiającym za stosowaniem modułów mocy opartych na SiC jest potencjał dużych oszczędności energii i redukcji śladu węglowego. Ponieważ urządzenia SiC mogą pracować z wyższą wydajnością, w konsekwencji pomagają zmniejszyć zużycie energii i wytwarzanie ciepła odpadowego. Może to prowadzić do ogromnych redukcji rachunków za energię i emisji gazów cieplarnianych w wielkoskalowych systemach przemysłowych, a także systemach energii odnawialnej. Doskonałym tego przykładem jest wydłużony dystans, jaki można pokonać na jednym ładowaniu pojazdów elektrycznych (EV) wykorzystujących technologię SiC, a także zwiększona moc wyjściowa i zmniejszone wymagania dotyczące chłodzenia w przypadku falowników fotowoltaicznych. To sprawia, że ​​systemy wykorzystujące SiC są niezbędne dla przejścia świata w kierunku czystszej, zrównoważonej przyszłości. 

SiC we współpracy: zwiększenie niezawodności systemu

Każde zastosowanie energoelektroniki wymaga wysokiej niezawodności, a połączenie tranzystorów MOSFET SiC, SBD z zaawansowanymi sterownikami bramek w dużym stopniu pomaga w zapewnieniu niezawodności. Wewnętrzna odporność SiC na naprężenia termiczne i elektryczne gwarantuje jednolitość wydajności nawet w najbardziej ekstremalnych przypadkach użycia. Ponadto urządzenia SiC umożliwiają zmniejszone cykle termiczne i niższe temperatury robocze, redukując wpływ naprężeń temperaturowych na inne elementy systemu, co zwiększy ogólną niezawodność. Dodatkowo, ta wytrzymałość jest wzmocniona, biorąc pod uwagę mechanizmy obronne wbudowane we współczesne sterowniki bramek jako środek kompleksowej inżynierii niezawodności. A dzięki całkowitej odporności na wstrząsy, wibracje i zmiany temperatury systemy oparte na SiC mogą pracować w trudnych warunkach przez lata, co oznacza również znacznie dłuższe okresy między konserwacjami w porównaniu z krzemem, co przełoży się na krótsze przestoje. 

Dlaczego SiC jest kluczem do pojazdów elektrycznych i energii odnawialnej

Wiodącymi paliwami SiC są pojazdy elektryczne i systemy energii odnawialnej, oba sektory są gotowe do gwałtownej ekspansji. Moduły zasilania SiC umożliwiają szybsze ładowanie pojazdów elektrycznych, dalszą i bardziej efektywną jazdę, pomagając w ten sposób masowemu przyjęciu mobilności elektrycznej na rynku. Technologia SiC pomaga poprawić dynamikę pojazdu i zwiększyć przestrzeń dla pasażerów poprzez zmniejszenie rozmiaru i masy elektroniki mocy. Urządzenia SiC odgrywają również kluczową rolę w dziedzinie energii odnawialnej, umożliwiając poprawę wydajności falowników słonecznych, konwerterów turbin wiatrowych i systemów magazynowania energii. Te energoelektroniki mogą umożliwić integrację z siecią i optymalizację dostaw źródeł odnawialnych poprzez stabilizację częstotliwości i odpowiedzi napięciowej systemu (ze względu na ich zdolność do obsługi wyższych napięć i prądów przy mniejszych stratach), przyczyniając się w ten sposób znacząco do lepszego połączenia podwójnych korzyści. 

Podsumowując, ten pakiet SiC MOSFET + SBD z zaawansowanymi sterownikami bramek jest jednym z przykładów, które pokazują po prostu, jak synergia może zmienić całe spojrzenie na wiele rzeczy! Ta triada z nieograniczoną przewagą technologiczną w zakresie wydajności, przystępnymi cenowo warstwami niezawodności i głęboko zielonym, zrównoważonym rozwojem opartym na nauce, nie tylko inspiruje przyszłą falę energoelektroniki, ale także popycha nas w stronę bardziej energooszczędnego, czystego świata. W miarę dalszego rozwoju tych technologii poprzez działania badawczo-rozwojowe, stoimy u progu nowej ery SiC.