Danas su široko prepoznate i prednosti performansi koje su donijeli silikonski karbidni uređaji u električnim vozilima (EV) i solarnim fotonaponskim (PV) aplikacijama.Međutim, materijalne prednosti SIC -a mogu se koristiti i u drugim aplikacijama, uključujući polje zaštite kruga.Ovaj će članak pregledati razvoj ovog polja, uspoređujući prednosti i nedostatke slojeva čvrstog stanja (SSCB) implementiranih mehaničkom zaštitom i uporabom različitih poluvodičkih uređaja.Na kraju, ovaj će članak također raspravljati o tome zašto su SIC -ovi krutni prekidači sve više favorizirani.

Zaštitna infrastruktura i oprema

Sustav prijenosa i distribucije napajanja i osjetljive opreme moraju biti pravilno zaštićeni kako bi se spriječilo oštećenje zbog dugotrajnog preopterećenja i kratkog spoja.Kako se napon koji koriste električni elektroenergetski sustavi i električna vozila postaju sve veći i viši, moguća maksimalna struja grešaka je veća nego ikad prije.Da bismo pružili zaštitu ovih visokih grešaka, potrebna nam je super brza komunikacija i prekidači DC.U prošlosti su prekidači mehaničkih krugova uvijek bili glavni izbor takvih primjena. Međutim, kako radni zahtjevi postaju sve strožiji, čvrsti prekidači postaju sve popularniji.U usporedbi s mehaničkim prekidačima, prekidači krutih krugova imaju mnogo prednosti:

· Stabilnost i pouzdanost: Mehanički prekidač sadrži komponente aktivnosti, tako da je relativno lako oštetiti.To znači da su lako oštećeni ili slučajno isključeni vježbanjem, a tijekom uporabe, svako će se resetirati nositi.Suprotno tome, kruti prekidači ne sadrže aktivne komponente, tako da je stabilniji i pouzdaniji i nije lako prouzrokovati slučajno oštećenje. Stoga se može više puta isključiti/zatvoriti.

· Temperaturna fleksibilnost: Radna temperatura prekidača mehaničkog kruga ovisi o njegovim proizvodnim materijalima, tako da postoji određeno ograničenje u radnoj temperaturi.Suprotno tome, radna temperatura prekidača krutog kruga je veća i može se prilagoditi, tako da se fleksibilnije prilagodi različitim radnim okruženjima.

· Daljinska konfiguracija: Mehanički prekidač mora ručno resetirati ručno nakon putovanja, što može biti vrlo vremenski i potrošnju, pogotovo kada se više instalacijskih točaka raspoređuju na velikom rasporedu, mogu biti skrivene opasnosti od sigurnosti.Sloj čvrstog kruga može se na daljinsko resetirati kroz ožičene ili bežične veze.

· Brzina prekidača je brža i ne stvara luk: Mehanički prekidač kruga može proizvesti veće lukove i fluktuacije napona prilikom prebacivanja, dovoljno za oštećenje opreme za opterećenje.Položač kruta čvrstog stanja prihvaća meku metodu start -Up kako bi zaštitio krug od utjecaja ovih induktivnih vrhova napona i kapacitivne valne struje, a brzina prebacivanja je mnogo brža. Potrebna je samo nekoliko milisekundi da se prekine kada je prekid kada Dolazi do neuspjeha.

· Fleksibilna struja nazivna vrijednost: Skladitelj kruga čvrstog stanja ima ocjenu programirajuće struje, dok mehanički prekidač ima fiksnu vrijednost od nazivne vrijednosti.

· Mala veličina i lakša težina: U usporedbi s mehaničkim prekidačima kruga, prekidač kruta je lakši i manji.

Ograničenja postojećih čvrstih probijača cesta

Iako prekidač čvrstog kruga ima višestruke prednosti u usporedbi s mehaničkim prekidačem, oni također imaju neke nedostatke, koji uključuju vrijednost napona/struje, što je ograničeno, gubitak prometa je veći, a cijena skuplja.Općenito, za izmjenične primjene, kruti prekidači kruga temelje se na cvjetovima na bazi silicija (Triac), a na DC sustavima temelje se na standardnim ravninskim mosfetima.Triac ili MOSFET odgovorni su za postizanje prebacivanja funkcija, dok se pogoni za izolaciju svjetlosti koriste kao kontrolne komponente.Međutim, u slučaju visoke izlazne struje, prekidači krutih kruga na bazi MoSFET -a trebaju koristiti hladnjake, što znači da ne mogu dostići istu razinu gustoće snage kao i mehanički prekidači.

Slično tome, prekidači krutih krugova implementirani pomoću bipolarne kristalne cijevi izolacijske mreže (IGBT) također moraju biti hladnjaci, jer kada struja prelazi desetine ampera, zasićeni napon će uzrokovati prekomjerni gubitak snage.Na primjer, kada je struja 500 Amp, pad napona 2V na IGBT -u stvorit će do 1000 W gubitka snage.Za istu razinu snage, MOSFET mora imati oko 4 m?Kako se vrijednost uređaja s naponom u električnim vozilima razvija prema 800 V (ili čak višoj), niti jedan uređaj ne može postići ovu razinu otpora.Iako se broj može teoretski povezati paralelnim uređajima, ovaj će pristup značajno povećati veličinu i troškove rješenja, posebno kada se treba obraditi dvostruka struja.

Upotrijebite sic modul za napajanje da biste stvorili prekidač krutog kruga -stata

U usporedbi sa silikonskim čipsom, SiC čips se može smanjiti za do deset puta pod istim nazivnim naponom i uvjetima otpornosti na pogon.Osim toga, brzina prebacivanja SIC uređaja je najmanje 100 puta brža od brzine silikonskih uređaja, a može raditi na vrhunskoj temperaturi većoj od dvostruko veće od toga.Istodobno, SIC ima izvrsnu toplinsku vodljivost, tako da ima bolju stabilnost na visokim razinama struje.Ansonami koristi ove karakteristike SIC -a za razvijanje niza modula elitetičkih snaga, koji su niski do 1,7 m?Ovi moduli integriraju dva do šest sic mosfeta u jedan paket.

Sintering Chip tehnologija (sagorijevanje dva neovisna čipsa u jednom paketu) može pružiti pouzdane performanse proizvoda čak i pri visokim razinama snage.Zbog brzog ponašanja prebacivanja i visoke toplinske smjernice, takvi uređaji mogu brzo i sigurno "ići na karticu" (prekid isključivanja) kada se kvar pojavi i spriječiti struju da teče do uobičajenih radnih uvjeta.Takav modul pokazuje da se sve više integrira u više SIC MOSFET uređaja u jedan paket kako bi se postigao nisko -provodnici i male veličine, zadovoljavajući potrebe stvarnih aplikacija za prekid kruga.Osim toga, Ansonmei također nudi elitetski MOSFET i module napajanja s rasponom napona od 650 V do 1700V, tako da se ovi uređaji mogu koristiti i za stvaranje čvrstog stanja prekidača pogodnih za obiteljsku, komercijalnu i industrijsku primjenu u jednoj fazi i tri faze.ANSONMEI -ov SIC opskrbni lanac s vertikalnom integracijom može osigurati gotovo nultu nedostatku proizvoda. Ovi su proizvodi sveobuhvatna ispitivanja pouzdanosti i mogu udovoljiti potrebama proizvođača čvrstog stanja.

Slika 1: Kompletni kraj Ansonmei -do -End silicij -karbid (sic) opskrbni lanac

Na slici u nastavku prikazana je modularna implementacija prekidača čvrstog stanja. Među njima je spojena na više 1200 V sic čipova i višestrukih prekidača paralelno kako bi se postigao izuzetno niski RDSON i optimizirani učinci disipacije topline.Ovi potpuno integrirani moduli u nastavku imaju optimizirane igle i rasporede, koji pomažu u smanjenju parazitskih učinaka, poboljšanju performansi prebacivanja i skraćenju vremena odziva kvara.Ansonmi pruža razne portfelje proizvoda SIC modula. Nazivni napon modula je 650 V, 1200V i 1700V, a neki od modula imaju donju ploču, dok drugi nemaju donju ploču koja bi zadovoljila različite zahtjeve za primjenom i potrebe za učinkovitošću.

Slika 2: SIC B2B modul prikladan za krute prekidače -staza -480VAC -200A

Smokva

SIC tehnologija i solidna stanja prekidača razvijat će se zajedno

Mehanički prekidač ima malog gubitka snage i veću gustoću snage, a trenutna cijena je također niža od prekidača krutog stanja.Osim toga, mehanički prekidači lako se nose zbog ponovljene uporabe, a resetiranje ili zamjena stvorit će skupe troškove umjetnog održavanja.S sve većom popularnošću električnih vozila, potražnja tržišta za prekidačima i SIC uređajima nastavit će rasti. Stoga će se povećati troškovna konkurentnost ove široke tehnologije zona, a njegova privlačnost na solidno rješenje za prekid kruga nastavit će se povećati.S kontinuiranim napretkom SIC tehnologije i otporom neovisnog SIC MOSFET -a, gubitak napajanja čvrstog stanja na kraju će dostići razinu usporedivu s mehaničkim prekidačem. U to vrijeme gubitak snage više neće biti problem .Skladište kruga čvrstog stanja na temelju SIC uređaja ima prednosti brzine brzine prebacivanja, luka bez luka i nultog održavanja, što može donijeti značajnu uštedu troškova, tako da će definitivno postati glavni izbor za tržište.