碳化硅手艺赋能EA10000系列电源——手艺解析与上风论述

为减缓气象变更的步调，人类在非化石燃料、可再生动力处理计划方面获得了停顿，而且交通范畴的电气化过程也在减速。这些新兴技巧多少乎都请求应用年夜功率，对电源的请求愈加刻薄。比方，电动汽车（EV）的电池包电压当初动辄超越900 VDC，容量高达95kWh。快充/超充体系愈甚，功率轻松冲破240kW。氢燃料电池的电池堆是另一项在开展的汽车供电技巧，功率能超500kW，电流到达了 1000A。本文援用地点：一方面，咱们须要解脱化石燃料，另一方面，寰球能耗又在一直攀升。效劳器农场就是一个动力需要更高的例子。为了有充足的可再生动力来支持运转，效劳器场正从交换配电转型为直流配电，其任务电压达360VDC，电流容量达2000A。别的，很多新兴技巧直接把电压拉到1800 VDC的级别。01✦ 市场需要下的挑衅✦面临测试这些年夜功率产物的市场请求，EA须要开辟输出功率更年夜、输出电压更高、以及有助于欧洲杯app排行榜减小测试体系体积并下降能耗本钱的电源。   EA10000系列可编程直流电源需满意以下目的：■ 比现有的可编程电源存在更高的效力■ 将直流输出电压进步到2000V■ 进步功率密度以减小体积■ 下降每瓦本钱计划团队斟酌是应用基于硅（Si）的晶体管技巧仍是应用更新的碳化硅（SiC）功率晶体管。应用现有的硅半导体技巧，当采取开关形式计划而且可能在40kHz下运转时，电源装备的能效能够到达最年夜93%。假如电源装备应用一个5kW的功率模块，那么可实现的功率密度为9.2W/in3。02✦ 基于硅晶体管的电源的范围性✦基于硅的MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）计划须要三个开关晶体管才干发生5kW的功率。因为MOSFET的降额请求为30%，一个5kW的功率模块必需串联三个500VDC模块才干到达1500VDC。三个5kW的功率模块能够构成一个15kW的仪器。为了满意150kW的负载需要，测试体系计划职员须要十个15kW的电源。这些电源的数目能够填满一个42U高、19英寸的测试机架。假如负载需要为450kW，那么测试体系将须要三个测试机架，占用18平方英尺的机排挤间。假如这些电源买球的app排行榜前十名推荐以最年夜93%的效力运转，那么测试体系将发生31.5kW的热量，须要将其披发失落。而斟酌到实现新型电源所要到达的目的，更是艰苦重重，计划团队决议采取碳化硅功率晶体管。下文先容了碳化硅技巧比拟硅的替换计划的上风。03✦ 碳化硅MOSFET的效力优于硅IGBT✦三相体系电源的先代产物应用硅绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。IGBT可能支撑1200V的电压而且供给年夜电流。但是，IGBT的导通跟开关消耗很高。比拟之下，碳化硅MOSFET这种高功率半导体的导通跟开关消耗要低得多。如图1所示，当用作开关时，碳化硅MOSFET的电压降比等效IGBT更低。碳化硅MOSFET的导通电阻（RDS(on)）在低负载时比饱跟IGBT的pn结电阻更低。因而，碳化硅MOSFET的导通消耗比IGBT的导通消耗更低。如图1右侧所示，开关消耗的差别要明显得多。硅IGBT的电容比碳化硅MOSFET更高，而且IGBT须要更多时光才干关断。图1标明，碳化硅MOSFET将开关能量消耗下降了10倍。图1. 碳化硅MOSFET与硅IGBT之间的开关消耗跟导通消耗比拟04✦ 碳化硅晶体管的开关速率优于硅晶体管✦因为碳化硅MOSFET的开关时光更短，因而这些晶体管能够以更快的开关速率运转。图2表现，碳化硅MOSFET的dv/dt速度多少乎是硅MOSFET的两倍，无论是开启仍是关断。