Tegenwoordig zijn de voordelen van Silicon Carbide (SIC) in elektrische voertuigen (EV) en zonne -fotovoltaïsche (PV) -toepassingen algemeen erkend.De materiële voordelen van SIC kunnen echter ook worden gebruikt in andere toepassingen, waaronder het gebied van circuitbescherming.Dit artikel zal de ontwikkeling van dit veld beoordelen, terwijl de voor- en nadelen van vaste -staten stroomonderbrekers (SSCB) worden geïmplementeerd door mechanische bescherming en gebruik van verschillende halfgeleiderapparaten.Uiteindelijk zal dit artikel ook bespreken waarom SIC Solid -State -stroomonderbrekers in toenemende mate de voorkeur hebben.

Beschermende stroominfrastructuur en apparatuur

Het vermogenstransmissie- en distributiesysteem en gevoelige apparatuur moeten correct worden beschermd om schade te voorkomen als gevolg van overbelasting en kortsluiting op lange termijn.Omdat de spanning die wordt gebruikt door elektrische stroomsystemen en elektrische voertuigen hoger en hoger wordt, is de mogelijke maximale foutstroom hoger dan ooit tevoren.Om bescherming te bieden voor deze hoge huidige fouten, hebben we super snelle communicatie en DC -stroomonderbrekers nodig.In het verleden zijn mechanische stroomonderbrekers altijd de hoofdkeuze van dergelijke toepassingen geweest. Naarmate werkvereisten echter steeds strengere, worden vaste statenstaatstroomonderbrekers steeds populairder.In vergelijking met mechanische stroomonderbrekers hebben vaste statenstroomonderbrekers veel voordelen:

· Stabiliteit en betrouwbaarheid: de mechanische stroomonderbreker bevat activiteitscomponenten, dus het is relatief eenvoudig om te worden beschadigd.Dit betekent dat ze gemakkelijk worden beschadigd of per ongeluk worden losgekoppeld door inspanning, en tijdens gebruik zal elke reset dragen.Daarentegen bevatten vaste -staten stroomonderbrekers geen actieve componenten, dus het is stabieler en betrouwbaarder, en het is niet eenvoudig om toevallige schade te veroorzaken. Daarom kan het herhaaldelijk worden losgekoppeld/gesloten.

· Temperatuurflexibiliteit: de werktemperatuur van de mechanische stroomonderbreker is afhankelijk van de productiematerialen, dus er is een bepaalde beperking in de werktemperatuur.De werktemperatuur van de vaste statenstroomonderbreker is daarentegen hoger en kan worden aangepast, zodat deze zich flexibel aan verschillende werkomgevingen kan aanpassen.

· Op afstand configuratie: de mechanische stroomonderbreker moet na de reis handmatig opnieuw worden gereset, wat kan zeer tijd zijn -consumerend en kosteneffectief, vooral wanneer meerdere installatiepunten worden geïmplementeerd op grote schaal, er kunnen verborgen veiligheidsrisico's zijn.De vaste stroomonderbreker kan op afstand worden gereset via bekabelde of draadloze verbindingen.

· De schakelsnelheid is sneller en genereert geen boog: de mechanische stroomonderbreker kan grotere bogen en spanningsschommelingen produceren tijdens het schakelen, voldoende om de laadapparatuur te beschadigen.De vaste -statenstroomonderbreker neemt een zachte start -up -methode aan om het circuit te beschermen tegen de invloed van deze inductieve spanningspieken en capacitieve golfstroom, en de schakelsnelheid is veel sneller. Het duurt slechts enkele milliseconden om het circuit te snijden wanneer de circuit Falen treedt op.

· Flexibele stroomnominale waarde: de vaste statenstroomonderbreker heeft een programmeerbare stroomnominale waarde, terwijl de mechanische stroomonderbreker een vaste stroomwaarde heeft.

· Klein formaat en lichter gewicht: vergeleken met mechanische stroomonderbrekers is de vaste stroomonderbreker lichter en kleiner.

De beperkingen van bestaande solid -state road breakers

Hoewel de vaste stroomonderbreker meerdere voordelen heeft in vergelijking met de mechanische stroomonderbreker, hebben ze ook enkele nadelen, waaronder de nominale waarde van de spanning/stroom, die beperkt is, het omzetverlies hoger is en de prijs is duurder.Over het algemeen zijn voor AC -toepassingen vaste statenstroomonderbrekers gebaseerd op siliciumgebaseerde bloemen (TRIAC) en voor DC -systemen zijn ze gebaseerd op standaardvlak MOSFET's.Triac of MOSFET is verantwoordelijk voor het bereiken van schakelfuncties, terwijl lichtisolatiedijen worden gebruikt als besturingscomponenten.In het geval van hoge uitgangsstroom moet echter MOSFET -gebaseerde hoog -wegen vaste staten stroomonderbrekers koellichamen gebruiken, wat betekent dat ze niet hetzelfde vermogensdichtheidsniveau kunnen bereiken als mechanische stroomonderbrekers.

Evenzo moeten vaste -staten stroomonderbrekers geïmplementeerd met behulp van de Bipolaire kristalpijp (IGBT) van het isolatieraster ook koellichamen zijn, omdat wanneer de stroom groter is dan tientallen amperers, de verzadigde spanning overmatig vermogensverlies veroorzaakt.Wanneer de stroom bijvoorbeeld 500 ampère is, genereert de 2V -spanningsval op IGBT tot 1000 W stroomverlies.Voor hetzelfde vermogensniveau moet MOSFET ongeveer 4 m hebben?Naarmate de spanningswaarde van het apparaat in elektrische voertuigen zich ontwikkelt naar 800V (of zelfs hoger), kan geen enkel apparaat dit weerstandsniveau bereiken.Hoewel het aantal theoretisch kan worden verbonden door parallelle apparaten, zal deze aanpak de grootte en kosten van de oplossing aanzienlijk verhogen, vooral wanneer de twee -wegen stroom moet worden verwerkt.

Gebruik de SIC Power Module om de volgende -generatie vaste staten stroomonderbreker te maken

In vergelijking met siliciumchips kunnen SIC -chips worden verminderd met maximaal tien keer onder dezelfde nominale spanning en aandrijfweerstandsomstandigheden.Bovendien is de schakelsnelheid van het SIC -apparaat minstens 100 keer sneller dan die van siliciumapparaten en kan het werken bij een piektemperatuur van meer dan twee keer zo hoog als deze.Tegelijkertijd heeft SIC een uitstekende thermische geleidbaarheid, dus het heeft een betere stabiliteit op hoge stroomniveaus.Ansonami gebruikt deze kenmerken van SIC om een ​​reeks elitaire vermogensmodules te ontwikkelen, die laag zijn tot 1,7 m?Deze modules integreren twee tot zes SIC MOSFET's in een enkel pakket.

Sinterende chiptechnologie (het verbranden van twee onafhankelijke chips in één pakket) kan een betrouwbare productprestaties bieden, zelfs bij hoge vermogensniveaus.Vanwege het snelle schakelgedrag en de hoge thermische begeleidingspercentage, kunnen dergelijke apparaten snel en veilig "naar de kaart gaan" (ontkoppeld circuit) wanneer de storing optreedt en voorkomen dat de stroom tot normale werkomstandigheden stroomt.Een dergelijke module laat zien dat het in toenemende mate wordt geïntegreerd in meerdere SIC MOSFET -apparaten in een enkel pakket om laaggeleiders en kleine maten te bereiken, waardoor voldoet aan de behoeften van werkelijke stroomonderbrekertoepassingen.Bovendien biedt Ansonmei ook elitaire MOSFET- en stroommodules met een spanningsbereik van 650V tot 1700V, zodat deze apparaten ook kunnen worden gebruikt om vaste statenstaatstakbreakers te creëren die geschikt zijn voor eenfase en drie -fase familie-, commerciële en industriële toepassingen.De SIC -supply chain van Ansonmei met verticale integratie kan bijna nul -deficiëntieproducten bieden. Deze producten zijn uitgebreide betrouwbaarheidstests en kunnen voldoen aan de behoeften van fabrikanten van vaste statenschakelaars.

Figuur 1: Ansonmei's Complete End -To -Od Silicon Carbide (SIC) Supply Chain

De onderstaande afbeelding toont de modulaire implementatie van de vaste statenstroomonderbreker. Onder hen is deze verbonden met meerdere 1200V SIC -chips en meerdere schakelaars parallel om extreem lage RDSON en geoptimaliseerde warmtedissipatie -effecten te bereiken.Deze volledig geïntegreerde modules hieronder hebben geoptimaliseerde pennen en lay -outs, die helpen bij het verminderen van parasitaire effecten, het verbeteren van de schakelprestaties en het verkorten van de faalresponstijd.Ansonmi biedt een verscheidenheid aan productportfolio's van SIC -module. De nominale spanning van de module is 650V, 1200V en 1700V, en sommige modules hebben een bodemplaat, terwijl anderen geen bodemplaat hebben om te voldoen aan verschillende toepassingsvereisten en efficiëntiebehoeften.

Afbeelding 2: SIC B2B -module geschikt voor vaste staten stroomonderbrekers -480vac -200a

Fig

SIC -technologie en vaste statenstroomonderbrekers zullen samen zich ontwikkelen

De mechanische stroomonderbreker heeft een laag vermogensverlies en een hogere vermogensdichtheid en de huidige prijs is ook lager dan de vaste statenstroomonderbreker.Bovendien zijn mechanische stroomonderbrekers gemakkelijk te dragen als gevolg van herhaald gebruik, en reset of vervanging zal dure kunstmatige onderhoudskosten genereren.Met de toenemende populariteit van elektrische voertuigen, zal de vraag van de markt naar stroomonderbrekers en SIC -apparaten blijven groeien. Daarom zal het kostenconcurrentievermogen van deze brede rangende zonetechnologie toenemen, en de aantrekkelijkheid ervan voor de oplossing van de vaste statenstaatstaatstroomonderbreker zal doorgaan verhogen.Met de continue vooruitgang van SIC -technologie en de weerstand van de onafhankelijke SIC MOSFET, zal het vermogensverlies van de vaste statenstroomonderbreker uiteindelijk het niveau bereiken dat vergelijkbaar is met de mechanische stroomonderbreker. Op dat moment zal het vermogensverlies niet langer een probleem zijn .De vaste statenstroomonderbreker op basis van SIC -apparaten heeft de voordelen van snelle schakelsnelheid, boog geen boog en nulonderhoud, die aanzienlijke kostenbesparingen kan opleveren, dus het zal zeker de reguliere keuze voor de markt worden.