Oggi, i vantaggi delle prestazioni offerti dai dispositivi di carburo di silicio (SIC) nelle applicazioni di veicoli elettrici (EV) e solari fotovoltaici (PV) sono stati ampiamente riconosciuti.Tuttavia, i vantaggi del materiale di SIC possono anche essere utilizzati in altre applicazioni, incluso il campo della protezione dei circuiti.Questo articolo esaminerà lo sviluppo di questo campo, confrontando al contempo i vantaggi e gli svantaggi degli interruttori di circuiti solidi (SSCB) implementati dalla protezione meccanica e dall'uso di diversi dispositivi a semiconduttore.Alla fine, questo articolo discuterà anche del perché gli interruttori SIC Solid -State sono sempre più favoriti.

Infrastruttura e attrezzatura di energia protettiva

Il sistema di trasmissione e distribuzione di potenza e apparecchiature sensibili devono essere adeguatamente protetti per prevenire danni dovuti a sovraccarico a lungo termine e corto circuito.Poiché la tensione utilizzata dai sistemi di alimentazione elettrica e dai veicoli elettrici sta diventando sempre più alta, la possibile corrente di guasto massima è più alta che mai.Al fine di fornire protezione per questi guasti ad alta corrente, abbiamo bisogno di comunicazioni super veloci e interruttori DC.In passato, gli interruttori meccanici sono sempre stati la principale scelta di tali applicazioni. Tuttavia, poiché i requisiti di lavoro stanno diventando sempre più rigorosi, gli interruttori di stato solido stanno diventando sempre più popolari.Rispetto agli interruttori meccanici, gli interruttori a stato solido hanno molti vantaggi:

· Stabilità e affidabilità: l'interruttore meccanico contiene componenti di attività, quindi è relativamente facile da danneggiare.Ciò significa che sono facilmente danneggiati o scollegati accidentalmente dall'esercizio e durante l'uso, ogni reset si consumerà.Al contrario, gli interruttori di istante solidi non contengono componenti attivi, quindi è più stabile e affidabile e non è facile causare danni accidentali. Pertanto, può essere ripetutamente disconnesso/chiuso.

· Flessibilità della temperatura: la temperatura di lavoro dell'interruttore meccanico dipende dai suoi materiali di produzione, quindi vi è una certa restrizione nella temperatura di lavoro.Al contrario, la temperatura di lavoro dell'interruttore di uno stato solido è più alta e può essere regolata, quindi può adattarsi in modo più flessibile a diversi ambienti di lavoro.

· Configurazione remota: l'interruttore meccanico deve ripristinare manualmente manualmente dopo il viaggio, che può essere molto tempo di tempo e conveniente, soprattutto quando sono distribuiti più punti di installazione su una distribuzione su larga scala, potrebbero esserci rischi nascosti per la sicurezza.L'interruttore solido può essere ripristinato a distanza tramite connessioni cablate o wireless.

· La velocità dell'interruttore è più veloce e non genera un arco: l'interruttore meccanico può produrre archi e fluttuazioni di tensione più grandi durante il passaggio, abbastanza da danneggiare l'apparecchiatura di carico.L'interruttore di uno stato solido adotta un metodo di avvio morbido per proteggere il circuito dall'influenza di questi picchi di tensione induttiva e corrente di onda capacitiva e la velocità di commutazione è molto più veloce. Ci vogliono solo pochi millisecondi per tagliare il circuito quando il circuito si verifica un fallimento.

· Valore nominale della corrente flessibile: l'interruttore di uno stato solido ha un valore valutato di corrente programmabile, mentre l'incruetore meccanico ha un valore nominale di corrente fissa.

· Dimensioni ridotte e peso più leggero: rispetto agli interruttori meccanici, l'interruttore solido è più leggero e più piccolo.

I limiti degli interruttori di strada solidi esistenti

Sebbene l'interruttore solido abbia più vantaggi rispetto allo interruttore meccanico, hanno anche alcuni svantaggi, che includono il valore di tensione/corrente, che è limitato, la perdita di turnover è più elevata e il prezzo è più costoso.Generalmente, per le applicazioni CA, gli interruttori a stato solido sono basati su fiori a base di silicio (TRIAC) e per i sistemi DC, si basano su MOSFET piano standard.TRIAC o MOSFET è responsabile del raggiungimento delle funzioni di commutazione, mentre le unità di isolamento della luce vengono utilizzate come componenti di controllo.Tuttavia, nel caso di una corrente di uscita elevata, gli interruttori a base solida ad alta corrente basati su MOSFET devono utilizzare i dissipatori di calore, il che significa che non possono raggiungere lo stesso livello di densità di potenza degli interruttori meccanici.

Allo stesso modo, gli interruttori di circuiti solidi implementati utilizzando il tubo di cristallo bipolare della griglia isolante (IGBT) devono essere dissipatori di calore, poiché quando la corrente supera dozzine di amperer, la tensione satura causerà una perdita di potenza eccessiva.Ad esempio, quando la corrente è di 500 amp, la caduta di tensione 2V su IGBT genererà fino a 1000 W perdita di potenza.Per lo stesso livello di potenza, MOSFET deve avere circa 4 m?Poiché il valore nominale di tensione del dispositivo nei veicoli elettrici si sviluppa verso 800 V (o anche più in alto), nessun singolo dispositivo può raggiungere questo livello di resistenza.Sebbene il numero possa essere teoricamente collegato da dispositivi paralleli, questo approccio aumenterà significativamente le dimensioni e il costo della soluzione, specialmente quando la corrente a due vie deve essere elaborata.

Usa il modulo di alimentazione SIC per creare l'interruttore di uno stato solido -generazione successivo

Rispetto ai chip di silicio, i chip SIC possono essere ridotti fino a dieci volte nella stessa tensione nominale e condizioni di resistenza dell'unità.Inoltre, la velocità di interruttore del dispositivo SIC è almeno 100 volte più veloce di quella dei dispositivi di silicio e può funzionare a una temperatura di picco più del doppio di più.Allo stesso tempo, SIC ha un'eccellente conducibilità termica, quindi ha una migliore stabilità ad alti livelli di corrente.Ansonami usa queste caratteristiche di SIC per sviluppare una serie di moduli di potenza élitesica, che sono bassi a 1,7 m?Questi moduli integrano da due a sei MOSFET SIC in un unico pacchetto.

La tecnologia dei chip di sinterizzazione (bruciare due chip indipendenti in un unico pacchetto) può fornire prestazioni del prodotto affidabili anche ad alti livelli di potenza.A causa del comportamento di commutazione rapida e dell'elevato tasso di orientamento termico, tali dispositivi possono "andare in sicurezza sulla scheda" (disconnessione del circuito) quando si verifica il guasto e impedire alla corrente di fluire fino a quando normali condizioni di lavoro.Un tale modulo mostra che è sempre più integrato in più dispositivi MOSFET SIC in un singolo pacchetto per ottenere a basso contenuto di deduttori e piccole dimensioni, soddisfacendo così le esigenze delle applicazioni effettive di interruttore.Inoltre, ANSONMEI fornisce anche moduli MOSFET e di potenza élitesici con un intervallo di tensione da 650 V a 1700 V, quindi questi dispositivi possono anche essere utilizzati per creare interruttori a stato solido adatti a applicazioni familiari, commerciali e industriali monofase e tre fasi.La catena di approvvigionamento SIC di Ansonmei con integrazione verticale può fornire prodotti quasi zero.

Figura 1: catena di approvvigionamento di end -end carburo (sic) di fine end di Ansonmei

La figura seguente mostra l'implementazione modulare dell'interruttore di uno stato solido. Tra questi, è collegata a più chip SIC da 1200 V e switch multipli in parallelo per ottenere effetti di dissipazione del calore estremamente bassi e ottimizzati.Questi moduli completamente integrati di seguito hanno pin e layout ottimizzati, che aiutano a ridurre gli effetti parassiti, migliorare le prestazioni di commutazione e accorciare i tempi di risposta ai guasti.Ansonmi fornisce una varietà di portafogli di prodotti del modulo SIC. La tensione nominale del modulo è 650 V, 1200 V e 1700 V e alcuni dei moduli hanno una piastra inferiore, mentre altri non hanno una piastra inferiore per soddisfare le diverse esigenze di applicazione e le esigenze di efficienza.

Figura 2: Modulo SIC B2B Adatto per interruttori di circuiti solidi -480VAC -200A

FICO

La tecnologia SIC e gli interruttori di Solid -State si svilupperanno insieme

L'interruttore meccanico ha una bassa perdita di potenza e una maggiore densità di potenza e il prezzo attuale è anche inferiore allo interruttore di uno stato solido.Inoltre, gli interruttori meccanici sono facili da indossare a causa dell'uso ripetuto e il ripristino o la sostituzione genereranno costosi costi di manutenzione artificiale.Con la crescente popolarità dei veicoli elettrici, la domanda del mercato per interruttori e dispositivi SIC continuerà a crescere. Pertanto, la competitività dei costi di questa ampia tecnologia di zona che si adagia aumenterà e continuerà la sua attrattiva alla soluzione di interruttore a circuito solido. aumentare.Con il continuo progresso della tecnologia SIC e la resistenza del MOSFET SIC indipendente, la perdita di potenza dell'interruttore di uno stato solido alla fine raggiungerà il livello paragonabile all'interruttore meccanico. A quel tempo, la perdita di potenza non sarà più un problema .L'interruttore di uno stato solido basato sui dispositivi SIC presenta i vantaggi della velocità di commutazione rapida, dell'arco non arco e della manutenzione zero, che possono portare a risparmi sui costi significativi, quindi diventerà sicuramente la scelta mainstream per il mercato ampiamente.