Hoje, as vantagens de desempenho trazidas pelos dispositivos de carboneto de silício (SIC) em aplicações de veículos elétricos (EV) e fotovoltaicos solares (PV) têm sido amplamente reconhecidos.No entanto, as vantagens materiais do SIC também podem ser usadas em outras aplicações, incluindo o campo de proteção do circuito.Este artigo revisará o desenvolvimento desse campo, ao comparar as vantagens e desvantagens dos disjuntores de estados sólidos (SSCB) implementados pela proteção mecânica e pelo uso de diferentes dispositivos semicondutores.No final, este artigo também discutirá por que os disjuntores do Estado SiC sólido são cada vez mais favorecidos.

Infraestrutura e equipamento de energia protetora

O sistema de transmissão e distribuição de energia e equipamento sensível precisam ser adequadamente protegidos para evitar danos devido a sobrecarga e curto -circuito de longo prazo.Como a tensão usada pelos sistemas de energia elétrica e veículos elétricos está cada vez mais alta, a possível corrente de falha máxima está maior do que nunca.Para fornecer proteção para essas falhas de alta corrente, precisamos de comunicação super rápida e disjuntores DC.No passado, os disjuntores mecânicos sempre foram a principal escolha de tais aplicações. No entanto, como os requisitos de trabalho estão se tornando cada vez mais rigorosos e mais rigorosos que os disjuntores estaduais estão se tornando cada vez mais populares.Comparado com os disjuntores mecânicos, os disjuntores de estado sólido têm muitas vantagens:

· Estabilidade e confiabilidade: o disjuntor mecânico contém componentes de atividade, por isso é relativamente fácil de ser danificado.Isso significa que eles são facilmente danificados ou acidentalmente desconectados pelo exercício e, durante o uso, cada redefinição usará.Por outro lado, os disjuntores de estados sólidos não contêm componentes ativos, por isso é mais estável e confiável e não é fácil causar danos acidentais. Portanto, pode ser desconectado/fechado repetidamente.

· Flexibilidade da temperatura: A temperatura de trabalho do disjuntor mecânica depende de seus materiais de fabricação; portanto, há uma certa restrição na temperatura de trabalho.Por outro lado, a temperatura de trabalho do disjuntor de estado sólido é maior e pode ser ajustada, para que possa se adaptar de maneira mais flexível a diferentes ambientes de trabalho.

· Configuração remota: o disjuntor mecânico precisa redefinir manualmente manualmente após a viagem, o que pode ser muito tempo consumido e econômico, especialmente quando vários pontos de instalação são implantados em implantação em grande escala, pode haver riscos de segurança ocultos.O disjuntor sólido pode ser redefinido remotamente através de conexões com fio ou sem fio.

· A velocidade da chave é mais rápida e não gera um arco: o disjuntor mecânico pode produzir arcos maiores e flutuações de tensão ao alternar, o suficiente para danificar o equipamento de carga.O disjuntor de estadual sólido adota um método de início suave para proteger o circuito da influência desses picos de tensão indutiva e corrente de onda capacitiva, e a velocidade de comutação é muito mais rápida. Somente são necessários apenas alguns milissegundos para cortar o circuito quando o circuito falha ocorre.

· Valor nominal de corrente flexível: o disjuntor do estado sólido possui um valor nominal de corrente programável, enquanto o disjuntor mecânico possui um valor nominal de corrente fixa.

· Tamanho pequeno e peso mais leve: comparado aos disjuntores mecânicos, o disjuntor sólido é mais leve e menor.

As limitações dos quebra -rodoviários de estados sólidos existentes

Embora o disjuntor sólido tenha várias vantagens em comparação com o disjuntor mecânico, eles também têm algumas desvantagens, que incluem o valor nominal da tensão/corrente, que é limitado, a perda de rotatividade é maior e o preço é mais caro.Geralmente, para aplicações CA, os disjuntores de estados sólidos são baseados em flores baseadas em silício (TRIAC) e para os sistemas CC, eles são baseados em MOSFETs planos padrão.Triac ou MOSFET é responsável por alcançar funções de comutação, enquanto as unidades de isolamento da luz são usadas como componentes de controle.No entanto, no caso de alta corrente de saída, os disjuntores de estadual sólido de alta corrente baseados em MOSFET precisam usar dissipadores de calor, o que significa que eles não podem atingir o mesmo nível de densidade de potência que os disjuntores mecânicos.

Da mesma forma, os disjuntores de estados sólidos implementados usando o tubo de cristal bipolar da grade de isolamento (IGBT) também precisam ser dissipadores de calor, porque quando a corrente exceder dezenas de amperadores, a tensão saturada causará perda excessiva de energia.Por exemplo, quando a corrente é de 500 amp, a queda de tensão de 2V no IGBT gerará até 1000W de perda de energia.Para o mesmo nível de potência, o MOSFET precisa ter cerca de 4 m?À medida que o valor nominal da tensão do dispositivo em veículos elétricos se desenvolve em 800V (ou até mais), nenhum dispositivo pode atingir esse nível de resistência.Embora o número possa ser teoricamente conectado por dispositivos paralelos, essa abordagem aumentará significativamente o tamanho e o custo da solução, especialmente quando a corrente de dois caminhos precisar ser processada.

Use o módulo de potência SIC para criar o disjuntor de circuito de estados sólidos da próxima geração

Comparados com os chips de silicone, os chips SiC podem ser reduzidos em até dez vezes sob a mesma tensão nominal e condições de resistência de acionamento.Além disso, a velocidade do comutador do dispositivo SiC é pelo menos 100 vezes mais rápida que a dos dispositivos de silício e pode funcionar a uma temperatura máxima de mais do que o dobro do que ele.Ao mesmo tempo, o SIC possui excelente condutividade térmica, por isso tem melhor estabilidade em altos níveis de corrente.Ansonami usa essas características do SIC para desenvolver uma série de módulos de poder elitesic, que são baixos a 1,7m?Esses módulos integram dois a seis MOSFETs SiC em um único pacote.

A tecnologia de chip de sinterização (queima de dois chips independentes em um pacote) pode fornecer desempenho confiável do produto, mesmo em altos níveis de potência.Devido ao comportamento de comutação rápida e à alta taxa de orientação térmica, esses dispositivos podem "vá para o cartão" (desconectar o circuito) quando a falha ocorre e impedir que a corrente flua até as condições normais de trabalho.Esse módulo mostra que está cada vez mais integrado a vários dispositivos MOSFET SIC em um único pacote para obter baixos condutores e tamanhos pequenos, atendendo assim às necessidades das aplicações reais do disjuntor.Além disso, o Ansonmei também fornece módulos elitesic MOSFET e potência com uma faixa de tensão de 650V a 1700V, para que esses dispositivos também possam ser usados ​​para criar disjuntores de estados sólidos adequados para fases monofásicas e fases e aplicações comerciais e industriais.A cadeia de suprimentos SiC da ANSONMEI com integração vertical pode fornecer produtos de deficiência quase zero. Esses produtos foram testes abrangentes de confiabilidade e podem atender às necessidades dos fabricantes de disjuntores de estados sólidos.

Figura 1: Fim completo de Ansonmei -a cadeia de suprimentos de carboneto de silício (sic) (sic)

A figura abaixo mostra a implementação modular do disjuntor de circuito de estado sólido. Entre eles, está conectado a vários chips de 1200V SiC e vários comutadores em paralelo para obter efeitos de dissipação de calor extremamente baixos e otimizado.Esses módulos totalmente integrados abaixo têm pinos e layouts otimizados, que ajudam a reduzir os efeitos parasitários, melhorar o desempenho da comutação e reduzir o tempo de resposta a falhas.Ansonmi fornece uma variedade de portfólios de produtos do módulo SiC. A tensão nominal do módulo é de 650V, 1200V e 1700V, e alguns dos módulos têm uma placa inferior, enquanto outros não têm placa inferior para atender a diferentes requisitos de aplicação e necessidades de eficiência.

Figura 2: Módulo SiC B2B adequado para disjuntores de estado sólido -480vac -200a

FIGO

Tecnologia sic e disjuntores de estados sólidos se desenvolverão juntos

O disjuntor mecânico tem baixa perda de potência e maior densidade de potência, e o preço atual também é menor que o disjuntor do estado sólido.Além disso, os disjuntores mecânicos são fáceis de usar devido ao uso repetido, e a redefinição ou a substituição gerará custos de manutenção artificial caros.Com a crescente popularidade dos veículos elétricos, a demanda do mercado por disjuntores e dispositivos SiC continuará a crescer. Portanto, a competitividade de custos dessa tecnologia de zona ampla aumentará, e sua atratividade para a solução de disjuntor de estado sólido continuará para aumentar.Com o progresso contínuo da tecnologia SIC e a resistência do MOSFET independente do SiC, a perda de energia do disjuntor do estado sólido acabará atingindo o nível comparável ao disjuntor mecânico. Naquele momento, a perda de energia não será mais um problema .O disjuntor de estadual sólido baseado nos dispositivos SiC tem as vantagens da velocidade de comutação rápida, do arco sem arco e manutenção zero, o que pode trazer uma economia de custos significativa, para que ele se torne definitivamente a escolha convencional amplamente para o mercado.