Układ zasilania, który sprawia, że systemy są mniejsze i szybsze

Nowe urządzenie zasilające mogłoby zmienić sposób projektowania systemów wysokiego napięcia poprzez uproszczenie architektury, zmniejszenie kosztów i zastąpienie istniejących podejść.

Firma Wolfspeed ogłosiła pierwszy w branży dostępny na rynku MOSFET mocy 10 kV z węglika krzemu (SiC).Jest przeznaczony dla systemów wysokiego napięcia, gdzie umożliwia bardziej elastyczne projektowanie systemów, poprawia trwałość oraz wspiera niezawodne i zrównoważone zasilanie w zastosowaniach takich jak infrastruktura sieciowa, elektryfikacja przemysłowa i centra danych AI.Urządzenie stanowi wyzwanie dla istniejących podejść do konwersji mocy, oferując ścieżkę modernizacji krytycznej infrastruktury energetycznej i obsługi rosnącego zapotrzebowania na energię.

Na poziomie urządzenia wyznacza nowy standard trwałości i wydajności.Wewnętrzna analiza czasu życia przebicia dielektrycznego (TDDB) przewiduje 158 000 lat pracy przy ciągłym polaryzacji bramki 20 V.Jest to także pierwszy MOSFET SiC 10 kV, który radzi sobie z degradacją bipolarną przy jednoczesnym zachowaniu niezawodnej wydajności, w tym działania diody korpusu – ważny wymóg w systemach UPS średniego napięcia, elektrowniach wiatrowych i zastosowaniach transformatorów półprzewodnikowych.

Wyższe napięcie ma bezpośredni wpływ na konstrukcję systemu.Umożliwia swobodę architektoniczną niemożliwą wcześniej, pozwalając na uproszczenie systemów konwersji mocy.Projekty wieloogniwowe można łączyć w mniejszą liczbę ogniw, a trójpoziomowe topologie falowników można przekształcić w projekty dwupoziomowe.Zmiany te mogą obniżyć całkowity koszt systemu o około 30%.

Wydajność przełączania poprawia również wydajność i rozmiar systemu.Zwiększając częstotliwość przełączania z 600 Hz do 10 000 Hz, gęstość mocy może poprawić się o ponad 300%.Zmniejsza to rozmiar elementów magnetycznych i upraszcza obwody sterujące i sterujące bramką.

Wydajność cieplna uległa także poprawie na poziomie systemu.Przy sprawności konwersji sięgającej 99% wymagania termiczne można zmniejszyć nawet o 50%, umożliwiając prostsze rozwiązania chłodzące w porównaniu z systemami opartymi na IGBT.

W zastosowaniach związanych z zasilaniem impulsowym urządzenie wprowadza odejście od przełączania mechanicznego.Przy czasie narastania mniejszym niż 10 ns może zastąpić mechaniczne przełączniki iskiernikowe, które ulegają degradacji w wyniku łuku wysokoprądowego i wysokiej temperatury.Przełączanie półprzewodnikowe wykorzystujące tranzystory MOSFET SiC eliminuje wyładowania łukowe, poprawia efektywność transferu energii i zapewnia lepszą kontrolę taktowania.

Zmniejsza to również rozmiar i złożoność systemu w zastosowaniach takich jak systemy zasilania geotermalnego, zasilacze dla centrów danych AI, trawienie plazmą półprzewodnikową i produkcja nawozów.