CoolSiC™系统与应用

让CoolSiC™成为应用/系统的一部分,并从中受益

清洁能源、节能和电动交通等全球趋势正推动对新型功率半导体解决方案的需求。通过提供更多来自清洁资源的能源,碳化硅可用来应对其中的一些挑战。而我们工作和私人生活中的大多数应用目前都是基于硅(Si)的。其中越来越多的应用要求提高效率、增加功率密度和找到克服硅性能限制的方法。

在某些应用中,已经达到临界点,这意味着,用碳化硅取代硅将在系统层级带来诸多优势,如减小系统尺寸和增加功率密度等。CoolSiC™功率模块和分立器件不仅在产品功能和封装方面进行了优化。在系统层面,它们也在您的应用中带来显著优势。

基于碳化硅的功率半导体解决方案的使用,在过去几年显示出明显的增长态势。市场发展背后的推动力是以下趋势:节能、缩小尺寸、系统集成和提高可靠性。



CoolSiC™用于太阳能系统和(住宅)储能系统

Application picture for Energy Storage Systems

在相同逆变器重量的条件下,较之基于硅IGBT的解决方案,使用CoolSiC™ MOSFET,可以使组串式逆变器的功率翻倍。使用CoolSiC™,可使功率密度增加2.5倍,如 从50 kW(Si)到125 kW(SiC),而重量不到80 kg,因此两名安装工人即可操作。此外,相比硅解决方案而言,高温工况下的效率损失得以显著降低。您可以指望最高效率超过99%

我们的CoolSiC™ MOSFET 650V和1200 V器件能将损耗降低50%,从而获得额外的能量。由于电池组占储能系统总成本的主要部分,因此,从硅超结MOSFET换用CoolSiCTM MOSFET,可以在不增加电池尺寸的情况下带来大约2%的额外能量。

将太阳能和储能结合起来,有效和高效地实现可再生能源领域的供需平衡。

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CoolSiC™用于工业驱动系统

CoolSiC™ MOSFET为新一代伺服驱动设计提供助力!由于碳化硅MOSFET的电阻特性,相比硅IGBT解决方案而言,损耗降低了80%,而伺服系统的负载曲线也非常匹配。即使在与IGBT解决方案相同的电磁兼容性等级下,也可以在所有工作模式下降低开关损耗。其结果是获得最高效率,其被动冷却潜力可实现无风扇应用,有效减少维护工作和材料。也可以将驱动紧凑地集成于电机或机器人,而不再需要复杂的布线。

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CoolSiC™用于电动汽车充电(非车载充电桩用直流电动汽车充电器)

在同样的充电站和充电区,使用CoolSiC™ MOSFET,能将充电时间缩短一半。一个1200 V碳化硅MOSFET足以支持800 V的直流母线电压。由于开关位置的电压加倍,功率密度加倍使元件数量相较同等硅解决方案减少50%。由于减少了50%的传导和开关损耗,降低了成本,因此可以提高整体效率,从而减少冷却设计工作量 。

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CoolSiC™用于UPS

针对在线UPS系统的24/7全天候运行,我们的CoolSiC™ MOSFET有助于带来最高效率,并减少一半的能量损失。可以减少散热器和过滤器,从而缩小规格,减少占板空间,并减小外壳尺寸。在大功率不间断电源中使用CoolSiC™ MOSFET,将有助于在5年的运行时间内有效降低总拥有成本(TCO):通过达到最高效率和可靠性水平,您可以降低冷却要求,并保证降低维修保养成本。

在线培训:UPS应用概述

本次在线培训涉及英飞凌针对不间断电源(UPS)应用的功率解决方案定位和产品,涵盖不同类型的UPS和常用拓扑。


CoolSiC™用于服务器和电信应用

Application picture for Server and Telecom

围绕物联网和人工智能的数字化进程的加速,要求服务器群和电信基础设施更快速、更高效处理不断增长的数据量,同时降低资本和运营支出。

使用英飞凌的CoolSiC™ MOSFET 650V,是帮助在简化的SMPS设计(如CCM半桥图腾柱PFC和双相交错半桥LLC)中节省BOM用料成本并实现效率水平达到最高98%的简单方法。

相比硅器件而言,CoolSiC™MOSFET有助于100°C时导通电阻(Ron)降低30%,即使在严峻、无风扇和高温运行(如5G小型电池)条件下,CoolSiC™也是理想选择。使用CoolSiC™ MOSFET,实现简单易用、经济划算的设计,达到最高效率(98%),与硅器件相比损耗减少50%,并在提高服务器和电信SMPS设计的系统可靠性情况下,将功率密度增加一倍。

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网络研讨会—CoolSiC™ MOSFET 650 V

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CoolSiC™用于汽车电动主逆变器

Application picture for ATV main inverter applications

用于xEV主逆变器的碳化硅功率电子器件正在加速发展,在以高效率为关键所在的高端汽车细分市场尤其如此。由于具有更高的功率密度,更少的冷却设计工作量,以及更少的无源元件, 在电动驱动系统中实施1200 V CoolSiC™ MOSFET,有助于将系统尺寸减小多达80%。

尽管硅基解决方案在未来几年仍将是市场的主流,但碳化硅发展势头强劲。最近的WLTP研究表明,在800 V电池系统中,基于碳化硅的主逆变器可以实现比硅基主逆变器增加5-10%的续航里程。此外,相比Si IGBT而言,碳化硅在轻载条件下具有更低的导通损耗。越来越多的制造商采用碳化硅/硅共存的拓扑结构,将碳化硅应用于后轮驱动的主逆变器,将硅应用于前轮驱动的二次逆变器,最终实现效率与成本的良好平衡。

CoolSiC™用于汽车电动车载充电器和直流-直流变流器

Application picture for Automotive On Board Charger

汽车应用通常会对尺寸加以限制,以期提升车厢舒适性和设计灵活性。这就对子系统集成提出了要求(如车载充电器+高压低压直流直流),因此,带来的趋势就是所有功率开关应用的功率密度都会更高。车载充电器在 PFC 和直流-直流级的效率已经提高达1% ,这有助于我们的客户减少冷却设计工作量。

CoolSiC™汽车MOSFET可支持800 V系统,这是快速充电或高端领域的车辆所需要的。

双向充电趋势在亚洲颇受欢迎,可以将车载电池用于多种用途(如野营、智能电网、地震应急电源等)。坚固耐用的CoolSiC™汽车MOSFET采用厚栅氧化层设计,可实现最低FIT率,并具有最长使用寿命。