Сегодня преимущества производительности, представленные устройствами карбида кремния (SIC) в электромобилях (EV) и солнечной фотоэлектрической (PV), были широко признаны.Тем не менее, материальные преимущества SIC также могут использоваться в других приложениях, включая поле защиты схемы.В этой статье будет рассмотрено разработка этой области, сравнивая преимущества и недостатки выключателей сплошных схем (SSCB), реализуемых с помощью механической защиты и использования различных полупроводниковых устройств.В конце концов, в этой статье также рассказывается, почему SIC твердые автоматические выключатели сплошной схемы все больше пользуются предпочтением.

Защитная энергетическая инфраструктура и оборудование

Система передачи и распределения питания и чувствительное оборудование должны быть должным образом защищены, чтобы предотвратить повреждение из -за длительной перегрузки и короткого замыкания.По мере того, как напряжение, используемое электроэнергией и электромобилями, становится выше и выше, возможный максимальный ток разлома выше, чем когда -либо прежде.Чтобы обеспечить защиту этих высоких разломов, нам нужны супер быстрая связь и автоматические выключатели постоянного тока.В прошлом выключатели механических цепей всегда были основным выбором таких приложений. Однако, поскольку требования к работе становятся все более и более строгими, твердое автоматические выключатели становятся все более и более популярными.По сравнению с автоматическими автоматическими выключателями, выключатели сплошной схемы имеют много преимуществ:

· Стабильность и надежность: выключатель механической цепи содержит компоненты активности, поэтому его относительно легко повредить.Это означает, что они легко повреждены или случайно отключены с помощью упражнений, и во время использования каждый сброс будет носить.Напротив, выключатели сплошной схемы не содержат активных компонентов, поэтому они более стабильны и надежны, и его нелегко нанести случайный ущерб. Следовательно, его можно многократно отключать/закрыто.

· Гибкость температуры: рабочая температура автоматического выключателя схемы зависит от его производственных материалов, поэтому в рабочей температуре существует определенное ограничение.Напротив, рабочая температура выключателя сплошной схемы твердого штата выше и может быть отрегулирована, поэтому она может более гибко адаптироваться к различным рабочим средам.

· Удаленная конфигурация. Механическая цепная выключатель должен вручную сбросить вручную после поездки, что может быть очень время, требующим и затрат на стоимость, особенно когда несколько точек установки развернуты при широком развертывании, могут быть скрытые опасности безопасности.Выключатель твердой цепи может быть сброшен с помощью проводных или беспроводных соединений.

· Скорость переключения быстрее и не генерирует дугу: автоматический выключатель цепи может производить большие дуги и колебания напряжения при переключении, достаточно для повреждения нагрузочного оборудования.Выключатель твердого штата применяет метод мягкого запуска для защиты схемы от влияния этих индуктивных пиков напряжения и емкостного волны, а скорость переключения намного быстрее. Для сокращения цепи требуется всего несколько миллисекунд. Происходит неудача.

· Номинальное значение гибкого тока: выключатель сплошной схемы с твердым государством имеет значение программируемого тока, а выключатель механической цепи имеет значение с фиксированным током.

· Небольшой размер и более легкий вес: по сравнению с автоматическими выключателями цепи, выключатель твердой цепи более легче и меньше.

Ограничения существующих пролетающих дорожных прерывателей

Хотя выключатель твердой цепи имеет множество преимуществ по сравнению с автоматическим выключателем цепи, он также имеет некоторые недостатки, которые включают номинальное значение напряжения/тока, которое ограничено, потеря оборота выше, а цена дороже.Как правило, для применения переменного тока выключатели с твердотельными схемами основаны на цветах на основе кремния (TRIAC), а для систем постоянного тока они основаны на стандартных плоскостях.Triac или MOSFET отвечают за достижение функций переключения, в то время как в качестве компонентов управления используются приводы изоляции света.Однако в случае высокого выходного тока, на основе московных цепей с высоким содержанием твердых схем необходимо использовать радиаторы, что означает, что они не могут достигать того же уровня плотности мощности, что и автоматические автоматические выключатели.

Аналогичным образом, выключатели сплошной схемы, реализованные с использованием биполярной кристаллической трубы изоляционной сетки (IGBT), также должны быть радиаторами, потому что, когда ток превышает десятки ампера, насыщенное напряжение вызовет чрезмерную потерю мощности.Например, когда ток составляет 500 ампер, падение напряжения 2 В на IGBT будет генерировать потерю мощности до 1000 Вт.Для того же уровня мощности MOSFET должен иметь около 4 м?По мере того, как номинальное значение напряжения устройства в электромобилях развивается в сторону 800 В (или даже выше), ни одно устройство не может достичь этого уровня сопротивления.Хотя число может быть теоретически подключено параллельными устройствами, этот подход значительно увеличит размер и стоимость решения, особенно когда необходимо обработать два двухсторонних тока.

Используйте модуль мощности SIC, чтобы создать следующее выключатель сплошной сплошной схемы.

По сравнению с кремниевыми чипами, чипсы SIC могут быть уменьшены до десяти раз при одних и тех же номинальном напряжении и условиях сопротивления привода.Кроме того, скорость переключения устройства SIC по крайней мере в 100 раз быстрее, чем у кремниевых устройств, и он может работать при пиковой температуре более чем в два раза выше.В то же время SIC обладает отличной теплопроводностью, поэтому он обладает лучшей стабильностью на высоких уровнях тока.Ansonami использует эти характеристики SIC для разработки серии элитских модулей мощности, которые имеют низкое до 1,7 м?Эти модули интегрируют два -шесть Mosfets SIC в один пакет.

Технология спекающих чипов (сжигание двух независимых чипов в одном пакете) может обеспечить надежную производительность продукта даже на высоких уровнях мощности.Из -за быстрого поведения переключения и высокой скорости теплового наведения такие устройства могут быстро и безопасно «перейти к карте» (схема отключения), когда произойдет сбой, и предотвратить текущий протекать до обычных условий работы.Такой модуль показывает, что он все чаще интегрируется в несколько устройств MOSFET SIC в один пакет для достижения низких контактов и небольших размеров, что отвечает потребностям фактических приложений для выключателей схемы.Кроме того, Ansonmei также предоставляет элите модули MOSFET и мощности с диапазоном напряжений от 650 В до 1700 В, поэтому эти устройства также могут использоваться для создания выключателей с твердым государством, подходящими для однофазного и трехфазного семейства, коммерческих и промышленных применений.Цепочка поставок SIC AnsonMei с вертикальной интеграцией может обеспечить почти нулевые продукты.

Рисунок 1: Полная цепочка поставок Ansonmei

На рисунке ниже показана модульная реализация выключателя сплошной схемы. Среди них он подключен к нескольким чипам 1200 В SIC и несколькими переключателями параллельно для достижения чрезвычайно низких RDSON и оптимизированных эффектов рассеивания тепла.Эти полностью интегрированные модули ниже имеют оптимизированные контакты и макеты, которые помогают уменьшить паразитические эффекты, улучшить производительность переключения и сокращать время отклика отказа.Ansonmi предоставляет различные портфели продуктов SIC модуля. Номинальное напряжение модуля составляет 650 В, 1200 В и 1700 В, а некоторые модули имеют нижнюю пластину, в то время как другие не имеют нижней пластины для удовлетворения различных требований и потребностей в эффективности.

Рисунок 2: модуль SIC B2B, подходящий для выключателей с твердым государством -480VAC -200A

ИНЖИР

Технология SIC и сплошные выключатели сплошной схемы будут развиваться вместе

Механический выключатель цепи имеет низкую потерю мощности и более высокую плотность мощности, а цена тока также ниже, чем выключатель сплошной цепи.Кроме того, из -за повторного использования механических выключателей схемы легко износить, а сброс или замена приведет к дорогостоящим затратам на искусственное обслуживание.С растущей популярностью электромобилей, спрос рынка на автоматические выключатели и устройства SIC будут продолжать расти. Следовательно, конкурентоспособность этой широкой технологии зоны увеличится, и ее привлекательность в решении выключателя сплошного штата будет продолжаться увеличивать.Благодаря непрерывному прогрессу технологии SIC и сопротивлению независимого MOSFET SIC потеря мощности выключателя с твердотвой штамльной схемой в конечном итоге достигнет уровня, сравнимого с автоматическим выключателем. В то время потеря мощности больше не будет проблемой ПолемСплошная схема выключателя на основе устройств SIC имеет преимущества быстрой скорости переключения, дуги без дуги и нулевого обслуживания, что может принести значительную экономию затрат, поэтому он определенно станет основным выбором для рынка.