1700V SiC MOSFET在大功率能源及工业领域的应用
1700V SiC MOSFET在兆瓦级功率应用中也并非罕见,其中包括固态变压器、中压直流配电系统、车辆牵引动力装置、中央太阳能逆变器、海上风电转换器,以及船舶电力转换系统等。
在处于兆瓦级功率范围的应用中,上图中的固态变压器转换器使用多级串联电源单元以满足电压要求。每个单元可以是半桥单元亦或全桥单元,一些设计人员甚至会选择使用三级架构。
使用基于基本单元的模块化解决方案有助于提高可扩展性,同时最大程度降低维护成本。这些单元有时称为电力电子构件或子模块,它们配置为级联H桥转换器或模块化多级转换器 (MMC)。
传统的硅解决方案中,这些单元会使用1200-1700V Si IGBT。而一旦更换为1700V SiC MOSFET时,其收益与低功率辅助电源的应用中的收益类似:碳化硅模块带来了更出色的功率处理能力和更优异的电气性能。
1700V SiC MOSFET的低开关损耗可提高开关频率,且每个单元的总体尺寸大幅减小。同时,1700V的高阻断电压还可减少达到相同直流电压所需的单元数。在以上种种简化和优化后,终端应用的系统可靠性大大提升,而更少的有源开关和栅极驱动器也降低了整体成本。
根据测试,当在10kV中压配电线运行的固态变压器中使用1700V SiC MOSFET时,与使用硅替代方案相比,串联单元数量会减少约30%。
高压SiC MOSFET在应用到功率转换器和功率系统时,能够提高可靠性和效率,同时降低成本、减小尺寸并减轻重量。
无论是低功率还是高功率应用,碳化硅解决方案都在推动各个行业超越传统硅基的瓶颈,以促成电源、新能源、工业应用等各个领域的创新。
SMC的碳化硅布局
SMC桑德斯微电子根据客户的需求设计和生产半导体及相关产品。
2015年,SMC布局碳化硅产品的设计、研发与制造,并推出了一系列节能可靠、高性价比的大功率碳化硅产品器件,可广泛运用于包括新能源汽车、光伏、储能、电源等各个领域。
目前,SMC在650V-1700V SiC MOSFET的研发与生产上均有所规划,并将于2024年下半年实现大批量量产。
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