发布时间:2025-03-28 11:00:27 人气:
国产全碳化硅(Sic)功率模块产品选型简介
1. 全碳化硅(SiC)功率模块产品是为大电流电路设计的高效解决方案。
2. 这些模块由碳化硅MOSFET与SiC肖特基二极管(SBD)构成,或仅由多个SiC单管构成。
3. 常见的结构包括H桥、半桥和三相全桥等。
4. 以下介绍几种全碳化硅MOS管构成的SiC模块特点。
5. DCS12模块采用单面水冷与模封工艺,支持最高175℃的工作结温。
6. 该模块具备高功率密度,适用于高温、高频应用,且具有超低损耗特性。
7. 集成NTC温度传感器,便于系统集成。
8. DWC3模块采用真空回流焊工艺,结合AlSiC底板与低热值AlN绝缘陶瓷。
9. 支持同样175℃的工作结温,其第三代模块寄生电感低于10nH。
10. 较现有模块小50%,显著降低开关损耗。
11. 同样具备高功率密度、超低损耗及系统集成便利性。
12. EasyPACK模块采用先进真空回流焊工艺与Al2O3绝缘陶瓷。
13. 支持150℃工作结温,具备高功率密度、低寄生电感与低开关损耗特性。
14. 适用于高温、高频应用,集成NTC温度传感器,易于系统集成。
15. EasyPIM模块结构与EasyPACK相似,同样支持150℃工作结温。
16. 具备高功率密度、低寄生电感与低开关损耗特性,适用于高温、高频应用。
17. 集成NTC温度传感器,易于系统集成。
18. Econodual模块采用真空回流焊工艺,结合Cu底板与低热值AlN绝缘陶瓷。
19. 支持175℃工作结温,具备高功率密度、超低损耗特性。
20. 集成NTC温度传感器,易于系统集成。
21. 此模块为常关功率模块,零拖尾电流,寄生电感小于15nH,开关损耗低。
22. HPD模块采用AlN与AlSiC散热结构,支持175℃工作结温。
23. 第三代模块寄生电感低于10nH,较现有模块小50%,显著降低开关损耗。
24. 同样适用于高温、高频应用,集成NTC温度传感器,易于系统集成。
25. SiC器件广泛应用于新能源汽车、光伏羡液宽逆变、储能、充电桩等多个领域。
26. 新能源汽车采用SiC逆变器能提升电源频率与电机转速,减少相同功率下的转矩与体积。
27. 光伏逆变器采用SiC MOSFET或SiC模块能显著提高转换效率。
28. 降低能量损耗与设备寿命。
29. 储能系统与充电桩也受益于SiC器件的高效性能。
30. 随着SiC技术的不断进步,其独特的耐高温性能推动结温从150℃向175℃发展,甚至达到200℃。
31. SiC模块因其低开关损耗优势,适用于高温、高功率密度产品应用。
32. 如多电和全电飞机、移动储能充电站以及受限于液体冷却的电力应用。
33. 在移动式储能充电站和移动式充电宝等应用中,SiC技术的高效性有助于填补固定式充电站的不足。
34. 对于移动充电应用,自然冷却的电控系统成为最佳选择。
35. 同时需要妥善处理电控系统的热管理问题。
36. 在特种工业应用中,高温环境对电控系统的性能提出了更高要求。
37. SiC功率器件的高温封装技术与匹配的高温驱动电路技术成为关键。
38. 采用全碳化硅模块能在最大开关频率下,相较于同规格的硅基IGBT功率模块。
39. 降低85%的开关损耗。
40. 与SiC MOSFET单管相比,SiC模块由于封装中的寄生电感更低、开关损耗更低。
41. 其工作效率与开关频率更高,有助于减少无源器件尺寸与整体模块尺寸。
42. 基于这些优势,全碳化硅模块在各种应用场景中展现出显著的性能优势与市场潜力。
太阳能逆变器报警是什么原因?有清楚的么?
太阳能逆变器告警问题主要分为两类。第一类是由于非内部器件造成的告警,这类问题一般只需重启逆变器即可修复。
第二类告警通常由外部环境因素引起。例如,当LCD显示"No AC Connection"时,表示“无市电连接”,解决此问题需检查交流侧线路连接是否正常以及交流开关是否处于闭合状态。若LCD显示“Overtemperature”,则表示“逆变器过温”,解决方法包括确保逆变器安装位置通风,避免阳光直射等。
对于风机异常问题,需检查NTC线和NTC温度采样电路的连接情况。当LCD显示“PV Isolation Low”时,即“绝缘阻抗过低”,可能的原因包括面板绝缘、电缆绝缘、组件支架接地可靠性、安装地的温度和湿度等。此外,若逆变器屏幕未显示,则在排除电压问题后,应依次检查直流开关、接线端子、电缆接头以及组件是否正常。
对于这类复杂问题,建议联系古瑞瓦特的技术人员,他们是专业的逆变器制造商,能提供更准确的技术支持和解决方案。
如何通过热敏电阻计算IGBT的结温?
在设计逆变器时,工程师面临的关键问题之一是如何通过热敏电阻(NTC)计算IGBT的实际结温,从而确保设备安全可靠运行。NTC通常位于陶瓷基板(DBC)上,用于温度检测。然而,仅仅检测到NTC的温度并不能直接获得IGBT真实的结温,因为两者之间存在温差,且这个温差会因IGBT所处的不同工作状态和环境而变化。
准确测量IGBT结温对于逆变器的过温保护、性能优化和寿命预测至关重要。过温保护需要合理设置NTC温度保护点,以避免IGBT过热损坏。在性能优化方面,通过准确计算结温,工程师能够灵活调整最大电流工作点,实现更优的输出性能。寿命预测同样依赖于准确的结温计算,特别是在负载快速变化的应用场景中。
测量IGBT结温的方法主要有两种:在芯片表面贴热电偶和使用红外热成像仪。贴热电偶方法尽管直接,但存在5-15°C的测量误差,且需要做好电位隔离以防人员伤亡和测试仪器损坏。红外热成像仪则提供了更准确的温度测量,但不适用于芯片上方有母排连接的模块。
计算IGBT结温的关键在于确定IGBT芯片和NTC之间的热阻(Rth(j-r))。由于热阻不仅与位置有关,还受冷却方式、散热器材质、导热硅脂性能、模块布局和IGBT工作状态等多种因素的影响,因此在实际设计中必须结合具体散热方案进行测试。常见的热阻测试方法包括Vce结温测量法,该方法通过在小电流条件下测量集-射极压降Vce与结温的关系,从而推算出实际结温。
在稳态运行情况下,可以采用IGBT单个开关的平均损耗和已知的结-NTC热阻Rth(j-r)来计算结温。然而,对于冲击型负载(如3倍过载1-3秒,堵转1-5秒等),稳态计算方法不再适用,需要考虑动态热阻抗Zth(j-r)来计算动态结温。动态结温的计算更为复杂,需要实时监测各个开关的动态损耗,并结合测量到的热阻抗曲线,以载波频率对应的步长实时计算IGBT的动态结温。
通过上述步骤,工程师能够准确测量和计算IGBT的结温,从而实现逆变器的安全稳定运行,优化性能并延长使用寿命。这一过程不仅涉及到物理原理的理解,还需要对热管理系统有深入的掌握和实践,确保设计出的逆变器在各种工况下都能可靠运行。
车规级碳化硅MOSFET系列DCM模块助力新能源汽车
一. 碳化硅功率器件在新能源汽车中的应用及其优势
碳化硅(SiC)器件在新能源汽车领域表现出高效率和高功率密度的性能特点。在800V电池系统和大电池容量应用中,它们能提高逆变器效率,增加续航里程或降低电池成本。SiC功率半导体具有关键的效率特性,能够减少成本,提升电动汽车充电器、太阳能逆变器、电动汽车电机驱动器等多种应用中的系统性能,预计其使用量将快速增长。与基于IGBT的电源模块相比,SiC具有多项优势:
1. 开关速度更快,开关损耗更低,减少系统面积。
2. 适用于高开关频率应用。
3. 高阻断电压。
4. 结温更高。
5. 高电流密度。
6. 降低开关损耗,实现最高效的功率转换率。
7. 高功率密度,结合高开关频率、最小化损耗和最大化效率,实现卓越的输出功率和功率密度。
8. 降低整体系统成本,减少无源滤波器元件数量,降低功率损耗,减少散热器面积,减少冷却需求。
SiC功率模块的典型应用包括大功率电源、电动汽车充电器、太阳能逆变器、电机驱动器、储能、电动汽车等。
二. 车规级碳化硅MOSFET系列DCM模块
车规级碳化硅MOSFET系列DCM模块,专为新能源汽车主驱逆变器应用设计,具有高功率密度,广泛用于新能源乘用车、商用车等的电力驱动系统及燃料电池能源转换系统。DCS12模块的特点包括:
1. 采用单面水冷+模封工艺,最高工作结温175℃。
2. 功率密度高,适用高温、高频应用,超低损耗。
3. 集成NTC温度传感器,易于系统集成。
三. 新能源汽车市场应用
目前,商用车规级SiC功率模块多采用基于硅器件的传统模块封装技术,三相全桥HPD模组封装块仍是主流。但随着800V+SiC时代的到来,以半桥结构和塑封工艺为主的封装模式或将成为大趋势。SiC塑封半桥模块更灵活,配合关键技术,可实现更均匀的电流密度分布,热容热阻和杂散电感等方面表现也更好。通过采用双面水冷等技术,还可大幅降低SiC芯片成本。蔚来发布的旗舰车型ET9,搭载1200V SiC功率模块,采取半桥封装工艺,功率模块密度达到1315kW/L,拥有高达30万次的功率循环能力。比亚迪汽车也在更新SiC主驱功率模块技术路线,逐渐从HPD模式向半桥模式转移,并推出相关产品。最近小米汽车SUV正式亮相,主驱电控的SiC功率模块采用SiC半桥模块。据“行家说三代半”调研,国内比亚迪、蔚来和小米,北汽、长安、赛力斯、长城等车企也在主驱中导入SiC半桥模块。
四. 爱仕特碳化硅MOS系列模块
爱仕特推出了新一代车规级SiC模块—DCS12系列,采用半桥式结构,工作额定电压范围为650V-1700V,工作电流范围为400A-1000A,契合大多数新能源汽车的使用场景。DCS12模块具有以下优势:
- 散热架构优越,整体可靠性强。
- 密封性良好,杂散电感低。
- 功率密度高,适用高温、高频应用,超低损耗。
作为SiC器件头部厂商,爱仕特目前已完成A+轮融资,基于自主设计的6英寸SiC芯片,现已量产650V、1200V、1700V、3300V全系列SiC MOSFET及功率模块,并自建车规级SiC功率模块生产基地。
碳化硅模块DCM与HPD针对新能源汽车800V平台系列1200V至1700V高压大电流800A/MODULE(pin丹弗斯)
碳化硅MOS模块ASC800N1200DCS12汽车级碳化硅功率模块,致力于减小半导体器件尺寸,同时提升逆变器功率密度、可靠性和耐用性,为新能源汽车提供强大动力。(pin丹弗斯DCM1200V800A) DCS12模块特点包括:1. 采用单面水冷+模封工艺,最高工作结温达175℃;
2. 功率密度高,适用于高温、高频应用,损耗极低;
3. 集成NTC温度传感器,方便系统集成。
ASC800N1200DCS12模块支持高温、高湿、偏置操作,损耗低于7nH,适用于高频操作,MOSFET的零关断尾电流,正常关闭和故障安全设备操作,易于并行,采用铜底板和氮化硅体。该模块适用于纯电动汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)和混合动力汽车(HEV)的牵引应用。
DCS12模块结合了银烧结工艺、并联水道设计、半桥灵活结构、高耐用封装等技术,实现更高的结温温度和更佳的极限结温循环,满足提高功率密度和新能源汽车市场对更高功率输出和更快充电能力的需求。从系统层面看,DCS12可兼容硅(Si)和碳化硅(SiC)的芯片封装,实现逆变器的更高效率。这种自由度允许客户采用多个半导体方案,在保证效率最大化、成本效益最优化和供应安全化的同时提升模块性能。
碳化硅器件在新能源汽车应用中表现出更高的效率、功率密度和性能,尤其在800V电池系统和大电池容量中,可提高逆变器效率,延长续航里程或降低电池成本。SiC MOSFET在新能源汽车中的应用场景包括主驱逆变器、OBC(车载充电器)、无线充电器、快速充电桩和大功率DC/DC。尤其是800V主电机控制器,应用SiC已成为趋势。
1. 高耐压:碳化硅具有高击穿电场,碳化硅MOSFET具有高耐压能力,适用于高电压应用场景;
2. 大电流密度:碳化硅具有大电子迁移率,碳化硅MOSFET具有大电流密度,能承受更大电流;
3. 高工作频率:碳化硅具有低载流子迁移率,碳化硅MOSFET具有高工作频率,适用于高频率应用场景;
4. 良好的热稳定性:碳化硅具有高热导率,碳化硅MOSFET在高温环境下仍具有较好性能表现。
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