Ngayon, ang mga pakinabang ng pagganap na dinala ng mga aparato ng silikon na karbida (sic) sa mga de -koryenteng sasakyan (EV) at mga solar photovoltaic (PV) na aplikasyon ay malawak na kinikilala.Gayunpaman, ang mga pakinabang ng materyal ng SIC ay maaari ring magamit sa iba pang mga aplikasyon, kabilang ang larangan ng proteksyon ng circuit.Susuriin ng artikulong ito ang pag -unlad ng larangan na ito, habang inihahambing ang mga pakinabang at kawalan ng solid -state circuit breakers (SSCB) na ipinatupad ng mekanikal na proteksyon at paggamit ng iba't ibang mga aparato ng semiconductor.Sa huli, tatalakayin din ng artikulong ito kung bakit lalong pinapaboran ang SIC solid -state circuit breakers.

Proteksiyon na imprastraktura at kagamitan

Ang sistema ng paghahatid ng kuryente at pamamahagi at sensitibong kagamitan ay kailangang maayos na protektado upang maiwasan ang pinsala dahil sa pangmatagalang labis na labis at maikling circuit.Habang ang boltahe na ginagamit ng mga sistema ng kuryente at mga de -koryenteng sasakyan ay nagiging mas mataas at mas mataas, ang posibleng maximum na kasalanan kasalukuyang ay mas mataas kaysa dati.Upang magbigay ng proteksyon para sa mga mataas na kasalukuyang mga pagkakamali, kailangan namin ng sobrang mabilis na komunikasyon at mga breaker ng circuit ng DC.Noong nakaraan, ang mga mechanical circuit breaker ay palaging naging pangunahing pagpipilian ng mga naturang aplikasyon. Gayunpaman, dahil ang mga kinakailangan sa trabaho ay nagiging mas mahigpit, solid -state circuit breakers ay nagiging mas sikat.Kung ikukumpara sa mga mechanical circuit breaker, ang solid -state circuit breaker ay maraming mga pakinabang:

· Katatagan at pagiging maaasahan: Ang mekanikal na circuit breaker ay naglalaman ng mga sangkap ng aktibidad, kaya medyo madali itong masira.Nangangahulugan ito na madali silang masira o hindi sinasadyang na -disconnect ng ehersisyo, at sa panahon ng paggamit, ang bawat pag -reset ay magsusuot.Sa kaibahan, ang mga solid -state circuit breaker ay hindi naglalaman ng mga aktibong sangkap, kaya mas matatag at maaasahan ito, at hindi madaling magdulot ng hindi sinasadyang pinsala. Samakatuwid, maaari itong paulit -ulit na mai -disconnect/sarado.

· Ang kakayahang umangkop sa temperatura: Ang temperatura ng pagtatrabaho ng mechanical circuit breaker ay nakasalalay sa mga materyales sa pagmamanupaktura nito, kaya mayroong isang tiyak na paghihigpit sa temperatura ng pagtatrabaho.Sa kaibahan, ang temperatura ng pagtatrabaho ng solid -state circuit breaker ay mas mataas at maaaring ayusin, kaya maaari itong mas madaling iakma sa iba't ibang mga nagtatrabaho na kapaligiran.

· Remote Configuration: Ang mechanical circuit breaker ay kailangang manu -manong i -reset nang manu -mano pagkatapos ng paglalakbay, na maaaring maging napaka -oras -consuming at gastos -mag -eeffective, lalo na kung ang maraming mga puntos ng pag -install ay na -deploy sa malaking -scale na paglawak, maaaring may mga nakatagong mga panganib sa kaligtasan.Ang solidong circuit breaker ay maaaring malayuan na i -reset sa pamamagitan ng mga wired o wireless na koneksyon.

· Ang bilis ng switch ay mas mabilis at hindi bumubuo ng isang arko: ang mechanical circuit breaker ay maaaring makagawa ng mas malaking arko at pagbabagu -bago ng boltahe kapag lumilipat, sapat na upang makapinsala sa kagamitan sa pag -load.Ang solid -state circuit breaker ay nagpatibay ng isang malambot na pamamaraan ng pagsisimula upang maprotektahan ang circuit mula sa impluwensya ng mga induktibong boltahe na ito at capacitive wave kasalukuyang, at ang bilis ng paglipat ay mas mabilis. Kailangan lamang ng ilang millisecond upang i -cut ang circuit kapag ang naganap ang pagkabigo.

· Flexible Kasalukuyang na -rate na halaga: Ang solid -state circuit breaker ay may isang programmable kasalukuyang na -rate na halaga, habang ang mechanical circuit breaker ay may isang nakapirming kasalukuyang halaga.

· Maliit na sukat at mas magaan na timbang: Kumpara sa mga mechanical circuit breaker, ang solid circuit breaker ay mas magaan at mas maliit.

Ang mga limitasyon ng umiiral na solid -state na mga breaker ng kalsada

Bagaman ang solidong circuit breaker ay may maraming mga pakinabang kumpara sa mechanical circuit breaker, mayroon din silang ilang mga kawalan, na kasama ang boltahe/kasalukuyang na -rate na halaga, na limitado, mas mataas ang pagkawala ng turnover at mas mahal ang presyo.Kadalasan, para sa mga aplikasyon ng AC, ang mga solid -state circuit breaker ay batay sa mga silikon -based na bulaklak (triac), at para sa mga sistema ng DC, batay sa mga karaniwang mOSFET ng eroplano.Ang TRIAC o MOSFET ay may pananagutan sa pagkamit ng mga pag -andar ng paglipat, habang ang mga light drive ng paghihiwalay ay ginagamit bilang mga sangkap ng control.Gayunpaman, sa kaso ng mataas na output kasalukuyang, ang MOSFET -based high -current solid -state circuit breakers ay kailangang gumamit ng mga heat sink, na nangangahulugang hindi nila maabot ang parehong antas ng density ng kuryente bilang mga mechanical circuit breaker.

Katulad nito, ang solid -state circuit breakers na ipinatupad gamit ang pagkakabukod grid bipolar crystal pipe (IGBT) ay kailangan ding maging heat sink, dahil kapag ang kasalukuyang lumampas sa dose -dosenang mga amperer, ang puspos na boltahe ay magiging sanhi ng labis na pagkawala ng kuryente.Halimbawa, kapag ang kasalukuyang ay 500 amp, ang 2V boltahe na pagbagsak sa IGBT ay bubuo ng hanggang sa 1000W pagkawala ng kuryente.Para sa parehong antas ng kuryente, ang MOSFET ay kailangang magkaroon ng tungkol sa 4 m?Habang ang halaga ng rate ng boltahe ng aparato sa mga de -koryenteng sasakyan ay bubuo patungo sa 800V (o kahit na mas mataas), walang isang aparato ang makakamit ang antas ng paglaban na ito.Bagaman ang bilang ay maaaring maging teoretikal na konektado sa pamamagitan ng mga kahanay na aparato, ang pamamaraang ito ay makabuluhang madaragdagan ang laki at gastos ng solusyon, lalo na kung ang dalawang -way kasalukuyang kailangang maproseso.

Gamitin ang SIC Power Module upang lumikha ng susunod na -generation solid -state circuit breaker

Kung ikukumpara sa mga silikon na chips, ang SIC chips ay maaaring mabawasan ng hanggang sampung beses sa ilalim ng parehong rate ng boltahe at mga kondisyon ng paglaban sa drive.Bilang karagdagan, ang bilis ng switch ng aparato ng SIC ay hindi bababa sa 100 beses nang mas mabilis kaysa sa mga aparato ng silikon, at maaari itong gumana sa isang temperatura ng rurok na higit sa dalawang beses kasing taas nito.Kasabay nito, ang SIC ay may mahusay na thermal conductivity, kaya mayroon itong mas mahusay na katatagan sa mataas na kasalukuyang antas.Ginagamit ni Ansonami ang mga katangiang ito ng SIC upang makabuo ng isang serye ng mga module ng eliteic power, na mababa sa 1.7m?Ang mga modyul na ito ay nagsasama ng dalawa hanggang anim na SIC MOSFET sa isang solong pakete.

Ang teknolohiyang chip ng pag -chip (pagsunog ng dalawang independiyenteng chips sa isang pakete) ay maaaring magbigay ng maaasahang pagganap ng produkto kahit na sa mataas na antas ng kuryente.Dahil sa mabilis na pag -uugali ng paglipat at mataas na rate ng gabay ng thermal, ang mga nasabing aparato ay maaaring mabilis at ligtas na "pumunta sa card" (idiskonekta ang circuit) kapag naganap ang kabiguan, at maiwasan ang kasalukuyang mula sa pag -agos hanggang sa normal na mga kondisyon sa pagtatrabaho.Ang nasabing module ay nagpapakita na ito ay lalong isinama sa maraming mga aparato ng SIC MOSFET sa isang solong pakete upang makamit ang mga mababang -conductors at maliit na sukat, sa gayon natutugunan ang mga pangangailangan ng aktwal na mga aplikasyon ng circuit breaker.Bilang karagdagan, ang Ansonmei ay nagbibigay din ng elitesic MOSFET at mga module ng kuryente na may saklaw ng boltahe na 650V hanggang 1700V, kaya ang mga aparatong ito ay maaari ding magamit upang lumikha ng solid -state circuit breakers na angkop para sa solong -phase at tatlong -phase na pamilya, komersyal at pang -industriya na aplikasyon.Ang SIC supply chain ng Ansonmei na may vertical na pagsasama ay maaaring magbigay ng halos zero -deficiency na mga produkto. Ang mga produktong ito ay naging komprehensibong pagsubok sa pagiging maaasahan at maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng mga tagagawa ng solid -state circuit breaker.

Larawan 1: Kumpletong End ng Ansonmei -to -End Silicon Carbide (SIC) Supply Chain

Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng modular na pagpapatupad ng solid -state circuit breaker. Kabilang sa mga ito, konektado ito sa maraming 1200V sic chips at maraming mga switch na kahanay upang makamit ang napakababang rdson at na -optimize na mga epekto ng dissipation ng init.Ang mga ganap na pinagsamang mga module sa ibaba ay na -optimize ang mga pin at layout, na makakatulong na mabawasan ang mga epekto ng parasitiko, mapabuti ang pagganap ng paglipat, at paikliin ang oras ng pagtugon sa pagkabigo.Nagbibigay ang Ansonmi ng iba't ibang mga portfolio ng produkto ng SIC module. Ang na -rate na boltahe ng module ay 650V, 1200V at 1700V, at ang ilan sa mga module ay may isang ilalim na plato, habang ang iba ay walang ilalim na plato upang matugunan ang iba't ibang mga kinakailangan sa aplikasyon at mga pangangailangan sa kahusayan.

Larawan 2: Ang module ng SIC B2B na angkop para sa solid -state circuit breakers -480VAC -200A

Fig

Ang teknolohiya ng SIC at solid -state circuit breakers ay bubuo nang magkasama

Ang mechanical circuit breaker ay may mababang pagkawala ng kuryente at mas mataas na density ng kuryente, at ang kasalukuyang presyo ay mas mababa din kaysa sa solid -state circuit breaker.Bilang karagdagan, ang mga mechanical circuit breaker ay madaling isusuot dahil sa paulit -ulit na paggamit, at ang pag -reset o kapalit ay bubuo ng mamahaling mga gastos sa pagpapanatili ng artipisyal.Sa pagtaas ng katanyagan ng mga de -koryenteng sasakyan, ang demand ng merkado para sa mga circuit breaker at mga aparato ng SIC ay magpapatuloy na lumago. Samakatuwid, ang gastos na kompetisyon ng malawak na teknolohiya ng zone Dagdagan.Sa patuloy na pag -unlad ng teknolohiya ng SIC at ang paglaban ng independiyenteng SIC MOSFET, ang pagkawala ng kuryente ng solid -state circuit breaker ay sa kalaunan ay maabot ang antas na maihahambing sa mechanical circuit breaker. Sa oras na iyon, ang pagkawala ng kuryente ay hindi na magiging isang problema .Ang solid -state circuit breaker batay sa mga aparato ng SIC ay may mga pakinabang ng mabilis na bilis ng paglipat, arko walang arko, at zero pagpapanatili, na maaaring magdala ng makabuluhang pagtitipid sa gastos, kaya tiyak na magiging pangunahing pagpipilian para sa merkado nang malawak.