Следващото поколение нова енергия двигателното развитие контролер - SiC инвертор
В електрически превозни средства диск контролер инвертор е ключов компонент за AC/DC преобразуване на енергия и се използва за възстановяване на енергията по време на шофиране или спиране на двигателя. Пазарът е все по-взискателни за контролери по отношение на прехвърлянето на енергийната ефективност, плътност на мощността и цена. Правомощие модул е ключов компонент от инвертор за постигане предаване на висока ефективност и висока мощност плътност. В момента повечето от електрическо превозно средство карам инвертори се основават на традиционните Si (силиций) устройство IGBT (изолирани врата биполярен транзистор) мощност модул. Дизайнът е недостатъците на ниска честота на превключване и голяма загуба, което ограничава подобряването на плътността на мощността на електрически превозни средства на водача.
SiC (силициев карбид) има три предимства пред Si устройства: по-високи разбивката напрежение сила; -ниска загуба; по-висока топлопроводимост. Тези характеристики означава, че SiC устройства могат да бъдат използвани в високо напрежение, високо превключване на честота, висока мощност плътност приложения. С подобряването на SiC модул мощност производство ниво, SiC ще бъде по-подходящ полупроводниково устройство за електрически превозни средства. Използването на SiC устройства е ефективно средство за постигане на висока мощност плътност на електрически превозни средства. В момента все повече и повече проучвания са били приложени към прилагането на SiC мощност модули за моторни инвертори. Toyota Motor Corporation е прилагана SiC мощност модули за хибридни превозни средства.
В сравнение с Si устройства, използването на SiC устройства има големи предимства.
Висока ефективност и доброто средство пробег
Тъй като на възбуждаща напрежението на SiIGBT експонати диод характеристики: дори на ток е малък, IGBT има голяма първоначална възбуждаща напрежителния спад. На възбуждаща напрежението на SiC MOSFET експонати резистивен характеристика: му възбуждаща напрежителния спад е пропорционален на възбуждаща ток. Две различни характеристики на напрежение на SiIGBT и SiCMOSFET определи, че загуба на проводимостта на SiCMOSFET е по-висока от тази на SiIGBT само, когато напрежението е много голям, и загуба на проводимостта на SiCMOSFET е по-добра от тази на SiIGBT в повечето текущи интервали. В цялото превозно средство работно състояние повечето от тях са малки настоящите условия на работа, както и голям въртящ момент работа състояние сметки за една малка част в спектъра на целия път. С развитието на SiC чип технология по-съпротивлението на SiCMOSFET ще бъде по-добре от SiIGBT в бъдеще.
Следователно след като използвате устройството на SiC, ефективността на преобразуване на инвертора може да бъде значително подобрен, така че за една и съща батерия опаковката, използването на устройството на SiC ефективно може да се подобри на пробег на цялото превозно средство.
Малък размер и висока мощност плътност
Поради ниската загубата на SiC устройства SiC устройства може да се постигне същата мощност с по-малки чип площ от Si устройства. В същото време SiC устройства могат да работят при високи честоти, което помага за намаляване на размера на пасивни компоненти около устройството на мощност. SiC инвертор, разработени от Юнайтед електроника е повече от половината от обема на одобрените Si инвертор на същото ниво на мощност.
Висока честота на превключване да оптимизирате системата шум
В момента честотата на общи превключване на Si инвертор е 5-10 kHz, и системата ще генерира 5-20 kHz, превключване на шум, което е лесно да предизвика дискомфорт в честотния обхват, които могат да бъдат изслушани от човешкото ухо. С SiC устройство чрез увеличаване на честотата на превключване към 40 kHz, честотата на превключване шум, генериран от системата може да надвишава честотен обхват, който може да бъде чут от човешкото ухо. В същото време честота на превключване се увеличава да помогне за намаляване на текущия контрол хармоници, като по този начин намаляване на електромагнитен шум и подобряване на шофьорски опит на превозното средство.
Но текущата употреба на SiC устройства също представя големи предизвикателства.
ПКР устройства са по-скъпи
Тъй като текущата SiC чип процесът не е толкова зрели като Si, главно за 4-инчов вафли, материалните усвояване не е висока, и чип вафла Si е разработена 8 инча или дори 12 инча. От друга страна търсенето на SiC чипове на пазара все още не е увеличил, а от друга страна, цената на SiC чипове е относително висок.
ПКР устройство опаковки технологично развитие изостава
В момента много мейнстрийм мощност устройство доставчици в света са проучени и разработени SiC чипове, но от друга страна, развитието на технологията за SiC устройства изостава. В сравнение с Si чип, SiC чип е по-висока температурна устойчивост и своята работна температура може да надвишава 200 градуса. Въпреки това запечатване технология, използвана в SiC модул все още е проектиран с Si модул, и нейната надеждност и живот не отговарят на 200 градуса. Работа изисквания. Условията на приложение на SiC чип са ограничени.
Технология за защита на устройството
В сравнение с Si чип, на късо съединение издържат способност на ПКР чип е значително намалена. Следователно, за да се предотврати късо съединение провала на SiC устройството по време на операция, карам веригата трябва да има по-ниско време за реакция, който е предложен за технологията за защита на SiC устройство карам верига. Голямо предизвикателство.
Топлинна дизайн
Тъй като площта на един SiC чип е малък, за да се постигне висока мощност, е необходимо да използвате повече чипове в паралел. Как да се направи разумна оформление дизайн на чип вътре в модула да осигури термален баланс между чиповете и следи температурата на гореща точка на чипа е голямо предизвикателство.
ЕПИ и изолация проблеми, причинени от висока скорост на превключване
В сравнение с Si устройства, скоростта на превключване на SiC устройства може да бъде значително подобрен, а di/dt и dv/dt в процес на прехвърляне са подобрени, въпреки че това помага за намаляване на загуба на превключване на устройството, но от друга страна то ще произвеждат сериозни ЕПИ проблеми, как да правилно проектиране контрол веригата и филтър верига да потискат ЕПИ е също така важен въпрос. В същото време високо dv/dt влияе неблагоприятно изолацията на моторни намотки, които могат да ускоряват стареенето на изолационни части като емайлиран проводник и изолационни пръстен, оказвайки нови предизвикателства на изолацията дизайна на мотора.
за да обобщим
Въпреки че на текущия процес на SiC устройство не е толкова зрели като Si, относително изостават в развитието на SiC пакет, и цената на устройството е няколко пъти по-висока от тази на Si. Обаче, с матуритет на устройството технология и нарастващото търсене на SiC устройства на пазара, тези недостатъци ще бъде постепенно загладени вън, и SiC устройства са изначално високи издържат напрежение, висока честота на превключване, ниска загуба и т. н. Предимства също определи, че тя може да се използва по-широко, като много конкурентен материал в бъдеще.
