電機逆變器中功率半導體的作用
發布時間:2020-11-03 責任編輯:wenwei
【導讀】diandongqicheyijingsuzaoleshijie,bingjiangjixuzaigegecengmianfahuizuoyong。tamendeshiyongfanweicongjiandandejiatinggongnengzidonghuadexiaoxingdianjidaokeyiyidongshanmaidezhongxingdianji。xianzaishiyongdediandongjideshulianghezhongleishijingrende,yinci,lejiedaodiandongjijiqikongzhixitongjihuzhanquanshijieyongdianliangdeyiban,yexubingbuqiguai。
全球約30%的發電量用於驅動工業應用中的電機。按絕對值計算,預計到2040年nian,世shi界jie工gong業ye部bu門men的de能neng源yuan消xiao耗hao量liang將jiang翻fan一yi番fan。隨sui著zhe人ren們men對dui能neng源yuan成cheng本ben和he有you限xian資zi源yuan在zai環huan境jing和he財cai政zheng方fang麵mian的de認ren識shi的de提ti高gao,提ti高gao用yong電dian驅qu動dong電dian動dong機ji效xiao率lv的de必bi要yao性xing變bian得de更geng加jia突tu出chu。
低壓驅動器的要求
在低壓市場(標準型和緊湊型)中,應用可分為輕型或重型。與驅動器觀點的主要區別在於,輕型電機和控製裝置通常必須在加速期間(如泵和風扇應用)維持110%的逆變器輸出電流過驅動(圖1)。重型電機和控製裝置通常需要設計成能夠承受高達150%額定逆變器電流的過驅動。這種較高的過載電流是由於傳送帶的加速階段造成的。

圖1:過載能力定義為在110%(輕型/正常負載)和150%(重載)之間加速運行期間高於額定電流的時間。
用於驅動器的IGBT7
電機驅動係統的獨特性和特殊性為IGBT的設計提供了新的途徑。有了正確的IGBT技術,就有可能創造出更適合滿足這些需求的模塊。這是英飛淩采用的最新一代IGBT技術,即IGBT7。在芯片層麵,IGBT7采用了微模式溝槽(MPT),其結構有助於顯著降低正向電壓並提高漂移區的電導率。對於中等開關頻率的應用,如電機驅動,IGBT7比前幾代產品顯著降低了損耗。
IGBT7比上一代(IGBT4)提供的另一個改進是自由輪二極管,它也針對驅動應用進行了優化。此外,發射極控製二極管EC7的正向壓降現在比EC4二極管的正向壓降低100毫伏,具有改進的反向恢複軟性。
伺服驅動用SiC mosfet
suizhezidonghuachengdudetigao,duisifudianjidexuqiuyexiangyingzengjia。tamenjiangjingqueyundongkongzhiyugaoniujushuipingxiangjiehedenenglishiqifeichangshihezidonghuahejiqirenjishu。
英飛淩利用其製造專業知識和長期經驗,開發了一種SiC溝槽技術,其性能高於IGBT,但具有相當的魯棒性,例如短路時間為2µs甚至3µs。英飛淩mosfet還解決了SiC器件固有的一些潛在問題,例如不需要的電容性開啟。此外,工業標準的TO247-3封裝中提供了sic mosfet,現在在TO247-4封裝中有更好的開關性能。除了這些TO封裝外,SiC MOSFET還提供Easy 1B和Easy 2B封裝。
1200伏冷卻係統™ 與相應的IGBT替代品相比,MOSFET提供了高達80%的開關損耗,其額外的優點是損耗與溫度無關。然而,與IGBT7一樣,開關動作(dv/dt)也可以通過柵極電阻進行控製,從而提供更大的設計靈活性。

圖2:SiC MOSFET簡化了電機中的逆變器集成
因此,使用Cool SiC的驅動器解決方案™ MOSFET技術可以實現高達50%的損耗降低(假設dv/dt類似),基於較低的恢複、開啟、關閉和開啟狀態損耗。Cool SiC公司™ MOSFET的傳導損耗也比IGBT低,特別是在輕負載條件下。
除了整體效率更高和損耗更低之外,由SiC技ji術shu實shi現xian的de更geng高gao的de開kai關guan頻pin率lv對dui動dong態tai控kong製zhi環huan境jing中zhong的de外wai部bu和he集ji成cheng伺si服fu驅qu動dong器qi都dou有you直zhi接jie的de好hao處chu。因yin為wei在zai不bu斷duan變bian化hua的de電dian機ji負fu載zai條tiao件jian下xia,電dian機ji電dian流liu的de響xiang應ying更geng快kuai。
在將整流器、斬波器和逆變器集成到單個模塊中時,在功率密度和開關效率方麵具有優勢,電機驅動器還需要閉環係統才能正確有效地工作。
更(geng)具(ju)體(ti)地(di)說(shuo),無(wu)論(lun)使(shi)用(yong)何(he)種(zhong)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu),都(dou)必(bi)須(xu)有(you)正(zheng)確(que)的(de)門(men)驅(qu)動(dong)器(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)需(xu)要(yao)將(jiang)用(yong)於(yu)開(kai)關(guan)設(she)備(bei)開(kai)關(guan)的(de)低(di)壓(ya)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)為(wei)開(kai)關(guan)本(ben)身(shen)所(suo)需(xu)的(de)高(gao)壓(ya)驅(qu)動(dong)信(xin)號(hao)。通(tong)常(chang),控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)將(jiang)來(lai)自(zi)主(zhu)機(ji)處(chu)理(li)器(qi)。由(you)於(yu)每(mei)種(zhong)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu)在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)和(he)驅(qu)動(dong)電(dian)平(ping)方(fang)麵(mian)都(dou)有(you)其(qi)獨(du)特(te)的(de)特(te)性(xing),因(yin)此(ci)與(yu)合(he)適(shi)的(de)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)相(xiang)匹(pi)配(pei)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)。作(zuo)為(wei)目(mu)前(qian)使(shi)用(yong)的(de)所(suo)有(you)電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)的(de)開(kai)發(fa)商(shang)和(he)供(gong)應(ying)商(shang),英(ying)飛(fei)淩(ling)為(wei)其(qi)Si-mosfet、Si-igbt、SiC-mosfet和GaN-HEMTs提供優化的柵極驅動器。
kongzhihuiludezuihouyigetongyangzhongyaodebufenshichuanganqi,tazaidianjihekongzhiqizhijiantigongbufenfankui。tongchangshiyongdianliuchuanganqilaidadaozheyimude。yingfeilingyijingkaifachuyizhonghuoerxiaoyingjiejuefangan,xiaochuleduitiecijizhongqidexuyao,shiqigengjiandan,qinruxinggengxiao。zheshitachengweiwanquanjichengsifudianjidelixiangxuanze。
森西夫號™ 電流傳感器的範圍,如TLI4971,是shi差cha動dong霍huo爾er電dian流liu傳chuan感gan器qi,提ti供gong高gao磁ci場chang範fan圍wei和he低di偏pian移yi值zhi。此ci外wai,它ta們men沒mei有you磁ci滯zhi現xian象xiang,並bing且qie具ju有you良liang好hao的de雜za散san場chang抗kang擾rao性xing。由you於yu采cai用yong了le無wu核he概gai念nian,它ta們men體ti積ji小xiao巧qiao,支zhi持chi高gao度du集ji成cheng,而er超chao低di功gong耗hao和he功gong能neng隔ge離li使shi它ta們men非fei常chang靈ling活huo和he可ke靠kao。
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