Saat ini, keunggulan kinerja yang dibawa oleh perangkat silikon karbida (SIC) dalam kendaraan listrik (EV) dan aplikasi fotovoltaik matahari (PV) telah diakui secara luas.Namun, keunggulan material SIC juga dapat digunakan dalam aplikasi lain, termasuk bidang perlindungan sirkuit.Artikel ini akan meninjau pengembangan bidang ini, sambil membandingkan kelebihan dan kekurangan pemutus sirkuit solid -state (SSCB) yang diimplementasikan oleh perlindungan mekanis dan penggunaan perangkat semikonduktor yang berbeda.Pada akhirnya, artikel ini juga akan membahas mengapa pemutus sirkuit SIC solid -state semakin disukai.

Infrastruktur dan Peralatan Daya Pelindung

Sistem transmisi dan distribusi daya dan peralatan sensitif perlu dilindungi dengan benar untuk mencegah kerusakan karena kelebihan jangka panjang dan sirkuit pendek.Karena tegangan yang digunakan oleh sistem tenaga listrik dan kendaraan listrik semakin tinggi, kemungkinan arus kesalahan maksimum lebih tinggi dari sebelumnya.Untuk memberikan perlindungan untuk kesalahan arus tinggi ini, kita membutuhkan komunikasi super cepat dan pemutus sirkuit DC.Di masa lalu, pemutus sirkuit mekanik selalu menjadi pilihan utama aplikasi tersebut. Namun, karena persyaratan kerja menjadi semakin ketat, pemutus sirkuit solid -state menjadi semakin populer.Dibandingkan dengan pemutus sirkuit mekanik, pemutus sirkuit padat memiliki banyak keunggulan:

· Stabilitas dan keandalan: Pemutus sirkuit mekanik berisi komponen aktivitas, sehingga relatif mudah rusak.Ini berarti bahwa mereka mudah rusak atau tidak sengaja terputus dengan olahraga, dan selama penggunaan, setiap reset akan dipakai.Sebaliknya, pemutus sirkuit padat tidak mengandung komponen aktif, sehingga lebih stabil dan dapat diandalkan, dan tidak mudah untuk menyebabkan kerusakan yang tidak disengaja. Oleh karena itu, dapat berulang kali terputus/ditutup.

· Fleksibilitas suhu: Suhu kerja pemutus sirkuit mekanik tergantung pada bahan manufakturnya, sehingga ada pembatasan tertentu dalam suhu kerja.Sebaliknya, suhu kerja pemutus sirkuit solid -state lebih tinggi dan dapat disesuaikan, sehingga dapat lebih fleksibel beradaptasi dengan lingkungan kerja yang berbeda.

· Konfigurasi Jarak Jauh: Pemutus sirkuit mekanis perlu diatur ulang secara manual secara manual setelah perjalanan, yang mungkin sangat menghabiskan waktu dan hemat biaya, terutama ketika beberapa titik instalasi digunakan pada penyebaran skala besar, mungkin ada bahaya keselamatan tersembunyi.Pemutus sirkuit padat dapat diatur ulang dari jarak jauh melalui koneksi kabel atau nirkabel.

· Kecepatan sakelar lebih cepat dan tidak menghasilkan busur: pemutus sirkuit mekanik dapat menghasilkan busur yang lebih besar dan fluktuasi tegangan saat beralih, cukup untuk merusak peralatan beban.Pemutus sirkuit solid -state mengadopsi metode awal yang lembut untuk melindungi sirkuit dari pengaruh puncak tegangan induktif ini dan arus gelombang kapasitif ini, dan kecepatan switching jauh lebih cepat. Hanya perlu beberapa milidetik untuk memotong sirkuit ketika kegagalan terjadi.

· Nilai pengenal arus fleksibel: Pemutus sirkuit solid -ate memiliki nilai pengenal arus yang dapat diprogram, sedangkan pemutus sirkuit mekanik memiliki nilai pengenal arus tetap.

· Ukuran kecil dan berat yang lebih ringan: dibandingkan dengan pemutus sirkuit mekanik, pemutus sirkuit padat lebih ringan dan lebih kecil.

Keterbatasan pemutus jalan solid -state yang ada

Meskipun pemutus sirkuit padat memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan pemutus sirkuit mekanik, mereka juga memiliki beberapa kelemahan, yang termasuk nilai tegangan/nilai arus, yang terbatas, kerugian turnover lebih tinggi dan harganya lebih mahal.Secara umum, untuk aplikasi AC, pemutus sirkuit padat didasarkan pada bunga berbasis silikon (TRIAC), dan untuk sistem DC, mereka didasarkan pada MOSFET bidang standar.TRIAC atau MOSFET bertanggung jawab untuk mencapai fungsi switching, sementara drive isolasi cahaya digunakan sebagai komponen kontrol.Namun, dalam kasus arus output tinggi, pemutus sirkuit solid -crent -crent -base -crent high -based perlu menggunakan heat sink, yang berarti bahwa mereka tidak dapat mencapai tingkat kepadatan daya yang sama dengan pemutus sirkuit mekanik.

Demikian pula, pemutus sirkuit solid -state diimplementasikan menggunakan pipa kristal bipolar grid isolasi (IGBT) juga perlu heat sink, karena ketika arus melebihi puluhan amperer, tegangan jenuh akan menyebabkan kehilangan daya yang berlebihan.Misalnya, ketika arus adalah 500 amp, penurunan tegangan 2V pada IGBT akan menghasilkan hingga 1000W power loss.Untuk tingkat daya yang sama, MOSFET perlu memiliki sekitar 4 m?Ketika nilai tegangan nilai perangkat dalam kendaraan listrik berkembang menuju 800V (atau bahkan lebih tinggi), tidak ada perangkat tunggal yang dapat mencapai tingkat resistansi ini.Meskipun jumlahnya dapat dihubungkan secara teoritis oleh perangkat paralel, pendekatan ini akan secara signifikan meningkatkan ukuran dan biaya solusi, terutama ketika arus dua arah perlu diproses.

Gunakan Modul Daya SiC untuk membuat pemutus sirkuit solid -generasi berikutnya

Dibandingkan dengan chip silikon, chip SIC dapat dikurangi hingga sepuluh kali di bawah tegangan pengenal yang sama dan kondisi resistensi penggerak.Selain itu, kecepatan sakelar perangkat SIC setidaknya 100 kali lebih cepat daripada perangkat silikon, dan dapat bekerja pada suhu puncak lebih dari dua kali lebih tinggi dari itu.Pada saat yang sama, SIC memiliki konduktivitas termal yang sangat baik, sehingga memiliki stabilitas yang lebih baik pada level arus tinggi.Ansonami menggunakan karakteristik SIC ini untuk mengembangkan serangkaian modul daya elite, yang rendah hingga 1,7m?Modul -modul ini mengintegrasikan dua hingga enam SIC MOSFET dalam satu paket.

Teknologi chip sintering (membakar dua chip independen dalam satu paket) dapat memberikan kinerja produk yang andal bahkan pada tingkat daya tinggi.Karena perilaku switching yang cepat dan laju panduan termal yang tinggi, perangkat tersebut dapat dengan cepat dan aman "pergi ke kartu" (putuskan sirkuit) ketika kegagalan terjadi, dan mencegah arus mengalir hingga kondisi kerja normal.Modul seperti itu menunjukkan bahwa ia semakin terintegrasi ke dalam beberapa perangkat SIC MOSFET ke dalam satu paket untuk mencapai konduktor rendah dan ukuran kecil, sehingga memenuhi kebutuhan aplikasi pemutus sirkuit aktual.Selain itu, Ansonmei juga menyediakan modul MOSFET dan daya elit dengan kisaran tegangan 650V hingga 1700V, sehingga perangkat ini juga dapat digunakan untuk membuat pemutus sirkuit -solid -state yang cocok untuk aplikasi fase tunggal dan tiga fase, komersial dan industri.Rantai pasokan SIC Ansonmei dengan integrasi vertikal dapat menyediakan produk defisiensi yang hampir nol. Produk -produk ini telah merupakan pengujian keandalan yang komprehensif dan dapat memenuhi kebutuhan produsen pemutus sirkuit solid -state.

Gambar 1: Ansonmei's Complete End -To -End Silicon Carbide (SIC) Rantai Pasokan

Gambar di bawah ini menunjukkan implementasi modular pemutus sirkuit solid -state. Di antaranya, itu terhubung ke beberapa chip SIC 1200V dan beberapa sakelar secara paralel untuk mencapai RDSON yang sangat rendah dan efek disipasi panas yang dioptimalkan.Modul yang sepenuhnya terintegrasi di bawah ini memiliki pin dan tata letak yang dioptimalkan, yang membantu mengurangi efek parasit, meningkatkan kinerja switching, dan mempersingkat waktu respons kegagalan.Ansonmi menyediakan berbagai portofolio produk modul SIC. Tegangan pengenal modul adalah 650V, 1200V dan 1700V, dan beberapa modul memiliki pelat bawah, sementara yang lain tidak memiliki pelat bawah untuk memenuhi persyaratan aplikasi dan kebutuhan efisiensi yang berbeda.

Gambar 2: Modul SIC B2B yang cocok untuk pemutus sirkuit padat -480vac -200a

ARA

Teknologi SIC dan pemutus sirkuit solid -state akan berkembang bersama

Pemutus sirkuit mekanik memiliki kehilangan daya yang rendah dan kepadatan daya yang lebih tinggi, dan harga saat ini juga lebih rendah dari pemutus sirkuit solid -state.Selain itu, pemutus sirkuit mekanis mudah dipakai karena penggunaan berulang, dan reset atau penggantian akan menghasilkan biaya perawatan buatan yang mahal.Dengan meningkatnya popularitas kendaraan listrik, permintaan pasar untuk pemutus sirkuit dan perangkat SiC akan terus tumbuh. Oleh karena itu, daya saing biaya teknologi zona yang sangat luas ini akan meningkat, dan daya tariknya terhadap solusi pemutus sirkuit yang solid akan berlanjut akan terus berlanjut meningkatkan.Dengan kemajuan berkelanjutan teknologi SIC dan resistensi SIC MOSFET independen, kehilangan daya pemutus sirkuit solid -state pada akhirnya akan mencapai level yang sebanding dengan pemutus sirkuit mekanik. Pada saat itu, kehilangan daya tidak akan lagi menjadi masalah menjadi masalah .Pemutus sirkuit solid -state berdasarkan perangkat SIC memiliki keunggulan kecepatan switching cepat, busur tanpa busur, dan nol pemeliharaan, yang dapat membawa penghematan biaya yang signifikan, sehingga pasti akan menjadi pilihan utama untuk pasar secara luas.