مدونة الشركة حول توفير أجهزة Mitsubishi SiC Power:SiC DIPIPM، SiC Power Module، SiC-MOSFET

توفير أجهزة Mitsubishi SiC Power:SiC DIPIPM، SiC Power Module، SiC-MOSFET

شركة شينزين مينغجيادا الإلكترونية المحدودةباعتبارها موزع مكونات إلكترونية محترف، تستفيد من سنوات من الخبرة في الصناعة وسلاسل التوريد المستقرة لتوفير حلول مكونات إلكترونية للسوق، بما في ذلك رقائق الجيل الخامس،مكالمات الطاقة الجديدة، ICs IoT ، Bluetooth ICs ، ICs الشبكات للسيارات ، ICs للسيارات ، ICs الاتصالات ، ICs الذكاء الاصطناعي ، ICs الذاكرة ، ICs المستشعر ، ICs الميكروسيتر ، ICs المتلقي ، Ethernet ICs ،رقائق الواي فاي، وحدات الاتصالات اللاسلكية، الموصلات، وغيرها من المنتجات.توفير مكونات إلكترونية متنوعة عالية الجودة للعملاء.

تغطي سلسلة أجهزة الطاقة Mitsubishi SiC خط المنتجات بأكمله من الأجهزة المنفصلة إلى الوحدات الذكية ، وتتألف في المقام الأول من ثلاث فئات رئيسية:

SiC DIPIPM (وحدة الطاقة الذكية المزدوجة في الخط): حل صغير يدمج دوائر المحرك ووظائف الحماية

وحدات طاقة SiC: بما في ذلك وحدات SiC بالكامل ووحدات SiC الهجينة، مناسبة لتطبيقات متوسطة إلى عالية الطاقة

SiC-MOSFET: شكل جهاز منفصل ، يوفر مرونة التصميم ومزايا أداء عالية التردد

هذه المنتجات تستفيد من الخصائص الفيزيائية الفريدة للمواد SiC، مثل قوة المجال الانهيارية العالية، والقيادة الحرارية العالية، وسرعة الانجراف الاكتفاء الكهربائية العالية،لإظهار مزايا كبيرة في مجالات مثل توليد الطاقة من الطاقة الجديدة، محركات السيارات الكهربائية، محركات الترددات المتغيرة الصناعية، والشبكات الذكية.أجهزة طاقة Mitsubishi SiC يمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة في النظام بأكثر من 30٪، تحسين كثافة الطاقة بشكل كبير، مع تقليل حجم النظام والوزن.

خصائص وحدات الطاقة الذكية Mitsubishi SiC DIPIPM

تمثل Mitsubishi SiC DIPPMs اتجاه التنمية المتطور لتكنولوجيا وحدات الطاقة الذكية.هذه الوحدات تدمج SiC MOSFETs أو SiC SBDs (ديودات حاجز Schottky) مع دوائر المحرك ووظائف الحماية في حزمة مضاعفة مدمجة، وتوفر لمصممي الأنظمة حلًا عالي الكفاءة ، مقارنةً بـ IPMs التقليدية (وحدات الطاقة الذكية) ،تستفيد سي سي دي بي إم من مزايا أداء مواد كربيد السيليكون مع الاحتفاظ بمزايا سهولة التصميم والموثوقية العالية، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات ذات القيود المساحية ولكن متطلبات أداء صارمة.

الخصائص التقنية لـ SiC DIPPMs

تتضمن وحدات SiC DIPIPM من Mitsubishi العديد من التقنيات المبتكرة ، مع ميزات رئيسية تشمل:

تصميم عالية الكفاءة: باستخدام MOSFETs SiC كأجهزة التبديل ، يقلل SiC DIPIPM بشكل كبير من خسائر المقاومة والتبديل بالمقارنة مع IGBTs التقليدية القائمة على السيليكون.تظهر بيانات الاختبار أنه في ظل ظروف تشغيل متطابقة، يمكن تقليل الخسائر الإجمالية لـ SiC DIPIPM بأكثر من 40٪ مقارنة بـ IPMs القائمة على السيليكون ، مما يؤدي إلى تحسن بنسبة 2 ٪ في الكفاءة الإجمالية للنظام.

القدرة على التشغيل عالية التردد:خصائص المواد SiC تسمح DIPIPM للعمل في ترددات التبديل أعلى (إلى 100 كيلو هرتز أو أعلى) دون تكبد خسائر التبديل المفرطة مثل أجهزة السيليكونتمكن هذه الميزة أنظمة التطبيق من استخدام مكونات سلبية أصغر (مثل المحفزات والمكثفات) ، مما يقلل من حجم النظام ووزنه.

وظائف حماية متكاملة: تتضمن الوحدة دوائر حماية متعددة ، بما في ذلك قفل تحت الجهد (UVLO) ، حماية التيار الزائد (OCP) ، حماية فوق درجة الحرارة (OTP) ،وحماية الدوائر القصيرة (SCP)يتم تنفيذ وظائف الحماية هذه من خلال وحدة تحكم مكرسة، مع أوقات استجابة سريعة مثل الميكرو ثانية،منع أجهزة الطاقة بشكل فعال من التلف بسبب الظروف غير الطبيعية.

إدارة حرارية مبسطة: بسبب القدرة على العمل في درجات حرارة عالية من أجهزة SiC (حرارة التقاطع القصوى تصل إلى 200 درجة مئوية) والخسائر المنخفضة ،DIPIPM لديها متطلبات مرنة نسبيا لأنظمة تبديد الحرارةفي العديد من التطبيقات ، يمكن أن تلبي أدوات غسيل الحرارة الألومنيومية البسيطة أو حتى تبديد حرارة ورق النحاس PCB المتطلبات ، مما يقلل بشكل كبير من تعقيد تصميم النظام الحراري وتكلفة.

التعبئة والتغليف المدمجة: اعتماداً على عامل الشكل المعتاد في الصناعة DIP (حزمة مزدوجة في الصف) ، مع تفاصيل وترتيب محسّنة للدبابيس ، فإنه يسهل تصميم تخطيط PCB.حجم الحزمة النموذجي هو فقط ثلث إلى نصف حجم الحزمة التقليدية، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات المدمجة المحدودة بالمساحة.

مقارنة وتحليل وحدات الطاقة الكاملة لـ SiC من Mitsubishi ووحدات الطاقة الهجينة لـ SiC

كشركة رائدة في مجال أشباه الموصلات، تقدم Mitsubishi Electric سلسلة منتجات رئيسية: وحدات طاقة SiC ووحدات طاقة SiC الهجينة،تلبية متطلبات الأداء والتكلفة المتوازنة في مختلف سيناريوهات التطبيقعلى الرغم من أن هذين النوعين من الوحدات يشتركان في أسماء مماثلة ، إلا أنها تظهر اختلافات كبيرة في الهندسة المعمارية التقنية وخصائص الأداء ووضع التطبيق.فهم شامل لهذه الاختلافات أمر حاسم للمهندسين لإجراء الاختيار الصحيح وتحسين تصميم النظام.

المزايا التقنية لوحدات الطاقة المكونة بالكامل من SiC

ويتم تصنيع وحدات الطاقة الكاملة لـ SiC من Mitsubishi باستخدام مواد الكربيد السيليكوني النقي ، مع جميع أجهزة التبديل والديودات في الوحدة هي أشباه الموصلات القائمة على SiC ،بما في ذلك في المقام الأول SiC MOSFETs و SiC SBDs (ديودات حاجز Schottky)توفر هذه الهندسة المعمارية "All-SiC" مزايا أداء متعددة:

خسائر التبديل المنخفضة للغاية: تحتوي MOSFETs SiC على سرعات التبديل السريعة للغاية ، حيث تكون خسائر الطاقة أثناء عمليات التشغيل والإيقاف 1/5 إلى 1/10 فقط من تلك الموجودة في IGBTs السيليكون.هذه السمة تجعل وحدات كل سي سي مناسبة بشكل خاص لتطبيقات التبديل عالية التردد، مثل مرحلة تعزيز DC-DC في المحولات الشمسية.

القدرة على العمل في درجات حرارة عالية: خصائص الفجوة العريضة لمادة SiC (3.26 eV) تمكنها من العمل بشكل موثوق عند درجات حرارة التقاط 200 درجة مئوية أو أعلى ،حيث أن أجهزة السيليكون التقليدية تقتصر عادة على درجات حرارة أقل من 150 درجة مئويةهذه الميزة تبسط تصميم نظام تبديد الحرارة ويزيد من كثافة الطاقة.

الجهد العالي: وحدات الطاقة عالية الجهد HV-SiC من Mitsubishi يمكن أن تحقق جهدًا عالية الجهد يتجاوز 10kV ، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لتطبيقات عالية الجهد مثل الشبكات الذكية,نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) ، ومحركات الصناعة على نطاق واسع.

الفوائد على مستوى النظام: تظهر بيانات التطبيق الفعلي أن الأنظمة التي تستخدم وحدات SiC بالكامل يمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة بأكثر من 30٪ مقارنة بحلول IGBT التقليدية القائمة على السيليكون.مع تقليل حجم النظام ووزنه بشكل كبيرعلى سبيل المثال، في محطات شحن المركبات الكهربائية، يمكن أن تزيد وحدات SiC بالكامل من كفاءة الشحن بنسبة 2-3٪ مع تقليل حجم وحدة الطاقة بنسبة 40٪.

ميزة التكلفة والفعالية لوحدات الطاقة الهيبردية SiC

تتبنى وحدات الطاقة السيليكونية الهجينة نهجًا تقنيًا وسطًا، حيث تجمع بين ثنائيات الحاجز السيليكونية (SBDs) مع IGBTs القائمة على السيليكون في نفس الوحدة.هذا التصميم يحقق توازنًا جيدًا بين تحسين الأداء والتحكم في التكاليف:

تحسين أداء الديودات: تستخدم الديودات الحرة في الوحدة SiC SBDs ،القضاء الكامل على مشاكل الاسترداد العكسي المتأصلة للديودات السيليكونية وتقليل خسائر الاسترداد العكسي بأكثر من 80٪هذا التحسن يقلل بشكل كبير من ضوضاء التبديل والخسائر أثناء إيقاف تشغيل ثنائي الأنبوب.

ميزة التكلفة: من خلال الاحتفاظ بأجهزة IGBT القائمة على السيليكون كأجهزة التبديل ، فإن تكلفة وحدات SiC الهجينة أقل بنسبة 30-50٪ من الحلول الكاملة SiC ،جعلها أكثر سهولة للتطبيقات الحساسة للأسعار.

التوافق مع التصاميم القائمة: متطلبات محركات وحدات SiC الهجينة هي نفسها أساسا مثل IGBTs القياسية ،يسمح للمهندسين بتحديث أداء النظام دون تعديل دوائر القيادة الحالية بشكل كبير، وبالتالي تقليل تعقيد هجرة التصميم.

وحدات الطاقة الهجينة لـ SiC من Mitsubishi مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية وتحسينات تدريجية للأداء ، مثل محركات المحرك الصناعية ،توليد طاقة الرياح، والنقل بالسكك الحديدية.

خصائص أجهزة Mitsubishi SiC-MOSFET المنفصلة

توفر أجهزة Mitsubishi SiC-MOSFET المنفصلة المزيد من المرونة وخيارات التخصيص لتصميم نظام إلكترونيات الطاقة. على عكس وحدات الطاقة المتكاملة SiC ، فإن هذه الأجهزة يمكن استخدامها في جميع أنحاء العالم.تسمح SiC-MOSFETs المنفصلة للمهندسين باختيار هيكليات الطوبولوجيا بحرية، تكوينات التخطيط، وحلول إدارة الحرارة، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب تكوينات خاصة أو تلك التي لديها حساسية تكلفة شديدة.

معايير الأداء الأساسية والمزايا

أجهزة Mitsubishi SiC-MOSFET المنفصلة تظهر العديد من مقاييس الأداء الرائدة ، مما يفتح إمكانيات جديدة لتصميم إلكترونيات الطاقة:

المقاومة المنخفضة: بفضل خصائص المجال الكهربائي الحرجة العالية لمادة SiC ،تتحقق Mitsubishi SiC-MOSFETs من مقاومة أقل (Rds ((on)) من MOSFETs القائمة على السيليكون في نفس الجهد التصنيفيعلى سبيل المثال، يمكن للأجهزة ذات الجهد القياسي 1200 فولت تحقيق مقاومة تشغيل منخفضة تصل إلى 40mΩ أو أقل، مما يقلل بشكل كبير من خسائر التوصيل.

سرعة التبديل فائقة السرعة: وقت التبديل في SiC-MOSFETs عادة ما يكون في نطاق عشرات النانو ثانية ، وهو أمر واحد من الكبر أسرع من IGBTs السيليكون.هذه السمة لا تقلل فقط من خسائر التبديل ولكن أيضا يسمح للنظام للعمل في ترددات أعلى، وبالتالي تقليل حجم المكونات السلبية.

خصائص الديود الجسدي الممتازة: على عكس MOSFETs السيليكون، الديود الجسدي من SiC-MOSFETs لديه انخفاض في هبوط الجهد إلى الأمام ولا يوجد عمليا أي شحن استعادة عكسية،تمكين القضاء على ثنائيات الحرارة الحرة الخارجية في تطبيقات معينة وتبسيط تصميم الدوائر.

استقرار درجة الحرارة العالية: تظهر Mitsubishi SiC-MOSFETs تغيرات ضئيلة في التوصيل (gfs) والجهد الحدودي (Vth) عند درجات الحرارة العالية ،ضمان خصائص التبديل المستقرة عبر مجموعة درجات الحرارة التشغيلية بأكملها.