วันนี้ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่นำโดยอุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SIC) ในยานพาหนะไฟฟ้า (EV) และการใช้งานโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางอย่างไรก็ตามข้อดีของวัสดุของ SIC อาจใช้ในแอปพลิเคชันอื่น ๆ รวมถึงสาขาการป้องกันวงจรบทความนี้จะทบทวนการพัฒนาของสาขานี้ในขณะที่เปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของเบรกเกอร์วงจรทึบ (SSCB) ที่ดำเนินการโดยการป้องกันเชิงกลและการใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกันในท้ายที่สุดบทความนี้จะหารือกันว่าทำไมเบรกเกอร์วงจรทึบ SIC จึงได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ

โครงสร้างพื้นฐานและอุปกรณ์ป้องกันพลังงาน

ระบบส่งกำลังและการกระจายพลังงานและอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนจำเป็นต้องได้รับการปกป้องอย่างเหมาะสมเพื่อป้องกันความเสียหายเนื่องจากการโอเวอร์โหลดระยะยาวและวงจรลัดวงจรเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้โดยระบบพลังงานไฟฟ้าและยานพาหนะไฟฟ้ากำลังสูงขึ้นเรื่อย ๆ กระแสความผิดปกติสูงสุดที่เป็นไปได้สูงกว่าที่เคยเป็นมาเพื่อให้การป้องกันความผิดพลาดในปัจจุบันสูงเหล่านี้เราจำเป็นต้องมีการสื่อสารที่รวดเร็วเป็นพิเศษและเบรกเกอร์วงจร DCในอดีตเบรกเกอร์วงจรเชิงกลเป็นตัวเลือกหลักของแอพพลิเคชั่นดังกล่าวเสมออย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อกำหนดในการทำงานมีความเข้มงวดมากขึ้นเรื่อย ๆ ที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อย ๆเมื่อเทียบกับเบรกเกอร์วงจรเชิงกลเบรกเกอร์วงจรทึบมีข้อดีมากมาย:

·ความเสถียรและความน่าเชื่อถือ: เบรกเกอร์วงจรเชิงกลมีส่วนประกอบกิจกรรมดังนั้นจึงค่อนข้างง่ายที่จะได้รับความเสียหายซึ่งหมายความว่าพวกเขาได้รับความเสียหายหรือตัดการเชื่อมต่อโดยไม่ตั้งใจโดยการออกกำลังกายและระหว่างการใช้งานการรีเซ็ตแต่ละครั้งจะสวมใส่ในทางตรงกันข้ามเบรกเกอร์วงจรทึบไม่มีส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ดังนั้นจึงมีความเสถียรและเชื่อถือได้มากขึ้นและไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะก่อให้เกิดความเสียหายจากอุบัติเหตุดังนั้นจึงสามารถตัดการเชื่อมต่อ/ปิดซ้ำ ๆ ได้

·ความยืดหยุ่นของอุณหภูมิ: อุณหภูมิการทำงานของเบรกเกอร์วงจรเชิงกลขึ้นอยู่กับวัสดุการผลิตดังนั้นจึงมีข้อ จำกัด บางประการในอุณหภูมิการทำงานในทางตรงกันข้ามอุณหภูมิการทำงานของเบรกเกอร์วงจรทึบนั้นสูงขึ้นและสามารถปรับได้ดังนั้นจึงสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่แตกต่างกันได้มากขึ้น

·การกำหนดค่าระยะไกล: เบรกเกอร์วงจรเชิงกลจำเป็นต้องรีเซ็ตด้วยตนเองหลังจากการเดินทางซึ่งอาจเป็นเวลามาก -การใช้เวลาและค่าใช้จ่าย -ประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการติดตั้งจุดติดตั้งหลายจุดในการปรับใช้ขนาดใหญ่อาจมีอันตรายด้านความปลอดภัยที่ซ่อนอยู่เบรกเกอร์วงจรทึบสามารถรีเซ็ตจากระยะไกลผ่านการเชื่อมต่อแบบมีสายหรือไร้สาย

·ความเร็วสวิตช์เร็วขึ้นและไม่ได้สร้างส่วนโค้ง: เบรกเกอร์วงจรเชิงกลอาจสร้างส่วนโค้งและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่ใหญ่ขึ้นเมื่อสลับเพียงพอที่จะทำลายอุปกรณ์โหลดเบรกเกอร์วงจรที่เป็นของแข็งใช้วิธีการเริ่มต้นแบบนุ่มนวลเพื่อป้องกันวงจรจากอิทธิพลของยอดแรงดันไฟฟ้าอุปนัยเหล่านี้และกระแสคลื่นแบบ capacitive และความเร็วในการสลับเร็วกว่ามากใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาทีในการตัดวงจรเมื่อ ความล้มเหลวเกิดขึ้น

·ค่าที่ได้รับการจัดอันดับกระแสที่ยืดหยุ่น: เบรกเกอร์วงจรทึบ -สถานะของโซลิด -รัฐมีค่าที่ได้รับการตั้งโปรแกรมในขณะที่เบรกเกอร์วงจรเชิงกลมีค่ากระแสคงที่คงที่

·ขนาดเล็กและน้ำหนักเบา: เมื่อเทียบกับเบรกเกอร์วงจรเชิงกลเบรกเกอร์ของแข็งเบรกเกอร์มีน้ำหนักเบาและเล็กลง

ข้อ จำกัด ของเบรกเกอร์ถนนที่เป็นของแข็งที่มีอยู่เดิม

แม้ว่าเบรกเกอร์วงจรทึบมีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับเบรกเกอร์วงจรเชิงกลพวกเขายังมีข้อเสียบางอย่างซึ่งรวมถึงค่าแรงดันไฟฟ้า/ปัจจุบันที่กำหนดซึ่งมี จำกัด การสูญเสียการหมุนเวียนสูงกว่าและราคาแพงกว่าโดยทั่วไปสำหรับแอปพลิเคชัน AC เบรกเกอร์วงจรทึบจะขึ้นอยู่กับดอกไม้ที่ใช้ซิลิกอน (TRIAC) และสำหรับระบบ DC จะขึ้นอยู่กับ MOSFET ระนาบมาตรฐานTriac หรือ MOSFET รับผิดชอบในการบรรลุฟังก์ชั่นการสลับในขณะที่ไดรฟ์แยกแสงถูกใช้เป็นส่วนประกอบควบคุมอย่างไรก็ตามในกรณีของกระแสไฟสูง, เบรกเกอร์วงจรทึบ -สถานะสูงของ MOSFET ซึ่งต้องใช้ Sinks ความร้อนซึ่งหมายความว่าพวกเขาไม่สามารถไปถึงระดับความหนาแน่นของพลังงานเช่นเดียวกับเบรกเกอร์วงจรเชิงกล

ในทำนองเดียวกันเบรกเกอร์วงจรของแข็ง -รัฐที่ใช้งานโดยใช้ท่อคริสตัลสองขั้วกริด (IGBT) ก็ต้องเป็นอ่างล้างมือด้วยความร้อนเพราะเมื่อกระแสไฟฟ้าเกินกว่าจำนวนผู้ป่วยจำนวนมากแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวจะทำให้สูญเสียพลังงานมากเกินไปตัวอย่างเช่นเมื่อกระแสคือ 500 แอมป์แรงดันไฟฟ้า 2V ลดลงบน IGBT จะสร้างการสูญเสียพลังงานสูงสุด 1,000Wสำหรับระดับพลังงานเดียวกัน MOSFET ต้องมีประมาณ 4 เมตรหรือไม่?เนื่องจากค่าแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับของอุปกรณ์ในยานพาหนะไฟฟ้าพัฒนาไปสู่ ​​800V (หรือสูงกว่า) ไม่มีอุปกรณ์เดียวที่สามารถบรรลุระดับความต้านทานนี้ได้แม้ว่าจำนวนสามารถเชื่อมต่อทางทฤษฎีโดยอุปกรณ์ขนาน แต่วิธีการนี้จะเพิ่มขนาดและค่าใช้จ่ายของการแก้ปัญหาอย่างมีนัยสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องดำเนินการในปัจจุบันทั้งสองทาง

ใช้โมดูล Power SIC เพื่อสร้างเบรกเกอร์วงจรทึบ -generation ถัดไป

เมื่อเทียบกับชิปซิลิกอนชิป SIC สามารถลดลงได้มากถึงสิบเท่าภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับเดียวกันและเงื่อนไขการต้านทานไดรฟ์นอกจากนี้ความเร็วสวิตช์ของอุปกรณ์ SIC นั้นเร็วกว่าอุปกรณ์ซิลิกอนอย่างน้อย 100 เท่าและสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงสุดสูงกว่าสองเท่าในเวลาเดียวกัน SIC มีค่าการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยมดังนั้นจึงมีความเสถียรที่ดีขึ้นในระดับกระแสสูงAnsonami ใช้คุณสมบัติเหล่านี้ของ SIC ในการพัฒนาชุดของโมดูลพลังงานชนชั้นสูงซึ่งต่ำถึง 1.7 ม.?โมดูลเหล่านี้รวม SIC MOSFET สองถึงหกตัวในแพ็คเกจเดียว

เทคโนโลยีชิป Sintering (การเผาชิปอิสระสองตัวในแพ็คเกจเดียว) สามารถให้ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่เชื่อถือได้แม้ในระดับพลังงานสูงเนื่องจากพฤติกรรมการสลับอย่างรวดเร็วและอัตราการชี้นำความร้อนสูงอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถ "ไปที่การ์ด" ได้อย่างรวดเร็วและปลอดภัย (วงจรตัดการเชื่อมต่อ) เมื่อเกิดความล้มเหลวและป้องกันไม่ให้กระแสไหลไปจนถึงสภาพการทำงานปกติโมดูลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่ามีการรวมเข้ากับอุปกรณ์ SIC MOSFET หลายเครื่องมากขึ้นในแพ็คเกจเดียวเพื่อให้ได้ตัวนำต่ำและขนาดเล็กดังนั้นจึงตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันเบรกเกอร์วงจรจริงนอกจากนี้ Ansonmei ยังมีโมดูล MOSFET และ Power Elitesic ที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้า 650V ถึง 1700V ดังนั้นอุปกรณ์เหล่านี้จึงสามารถใช้ในการสร้างเบรกเกอร์วงจรของรัฐที่เป็นของแข็งที่เหมาะสมสำหรับเฟสเดี่ยวและครอบครัวสามเฟสการใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมซัพพลายเชน SIC ของ Ansonmei ที่มีการบูรณาการในแนวตั้งสามารถจัดหาผลิตภัณฑ์ที่มีความสามารถเกือบจะเป็นศูนย์ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ได้รับการทดสอบความน่าเชื่อถือที่ครอบคลุมและสามารถตอบสนองความต้องการของผู้ผลิตเบรกเกอร์วงจรที่เป็นของแข็ง

รูปที่ 1: end ที่สมบูรณ์ของ ansonmei -ไป -end silicon carbide (SIC) ซัพพลายเชน

รูปด้านล่างแสดงการใช้งานแบบแยกส่วนของเบรกเกอร์วงจรทึบ -ในหมู่พวกเขามันเชื่อมต่อกับชิป SIC 1200V หลายตัวและสวิตช์หลายตัวควบคู่กันเพื่อให้ได้ RDSON ที่ต่ำมากและเอฟเฟกต์การกระจายความร้อนที่เหมาะสมโมดูลแบบบูรณาการทั้งหมดด้านล่างมีพินและเลย์เอาต์ที่เหมาะสมซึ่งช่วยลดผลกระทบของกาฝากปรับปรุงประสิทธิภาพการสลับและลดเวลาตอบสนองความล้มเหลวAnsonmi จัดหาพอร์ตการลงทุนของโมดูล SIC ที่หลากหลายแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับของโมดูลคือ 650V, 1200V และ 1700V และโมดูลบางส่วนมีแผ่นด้านล่างในขณะที่คนอื่นไม่มีแผ่นด้านล่างเพื่อตอบสนองความต้องการและประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน

รูปที่ 2: โมดูล SIC B2B เหมาะสำหรับเบรกเกอร์วงจรของแข็ง -480VAC -200A

รูปที่

เทคโนโลยี SIC และเบรกเกอร์วงจรที่เป็นของแข็งจะพัฒนาร่วมกัน

เบรกเกอร์วงจรเชิงกลมีการสูญเสียพลังงานต่ำและความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและราคาปัจจุบันก็ต่ำกว่าเบรกเกอร์วงจรทึบนอกจากนี้เบรกเกอร์วงจรเชิงกลนั้นใช้งานง่ายเนื่องจากการใช้งานซ้ำ ๆ และการรีเซ็ตหรือทดแทนจะสร้างต้นทุนการบำรุงรักษาประดิษฐ์ที่มีราคาแพงด้วยความนิยมที่เพิ่มขึ้นของยานพาหนะไฟฟ้าความต้องการของตลาดสำหรับเบรกเกอร์วงจรและอุปกรณ์ SIC จะยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องดังนั้นความสามารถในการแข่งขันต้นทุนของเทคโนโลยีโซนที่มีความกว้างนี้จะเพิ่มขึ้น เพื่อเพิ่ม.ด้วยความคืบหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี SIC และความต้านทานของ SIC MOSFET อิสระการสูญเสียพลังงานของเบรกเกอร์วงจรทึบในที่สุดจะถึงระดับที่เทียบเคียงได้กับเบรกเกอร์วงจรเชิงกลในเวลานั้นการสูญเสียพลังงานจะไม่เป็นปัญหาอีกต่อไป .เบรกเกอร์วงจรทึบที่ใช้อุปกรณ์ SIC มีข้อดีของความเร็วในการสลับอย่างรวดเร็วส่วนโค้งไม่มีส่วนโค้งและการบำรุงรักษาเป็นศูนย์ซึ่งสามารถนำมาซึ่งการประหยัดต้นทุนที่สำคัญดังนั้นมันจะกลายเป็นตัวเลือกหลักสำหรับตลาดอย่างกว้างขวาง