Power Chip, который делает системы меньше и быстрее

Новое устройство питания может изменить способ проектирования систем высокого напряжения, упростив архитектуру, снизив стоимость и заменив существующие подходы.

Компания Wolfspeed анонсировала первый в отрасли коммерчески доступный силовой МОП-транзистор из карбида кремния (SiC) напряжением 10 кВ.Он предназначен для высоковольтных систем, где он обеспечивает более гибкую конструкцию системы, повышает долговечность и поддерживает надежное и устойчивое электропитание для таких приложений, как сетевая инфраструктура, промышленная электрификация и центры обработки данных искусственного интеллекта.Устройство бросает вызов существующим подходам к преобразованию энергии, предлагая путь к модернизации критически важной энергетической инфраструктуры и поддержке растущих потребностей в энергии.

На уровне устройства он устанавливает новый стандарт долговечности и производительности.Анализ срока службы внутреннего нестационарного пробоя диэлектрика (TDDB) прогнозирует 158 000 лет работы при непрерывном смещении затвора 20 В.Это также первый SiC MOSFET на 10 кВ, который устраняет биполярную деградацию, сохраняя при этом надежную работу, включая работу внутренних диодов, что является важным требованием для систем ИБП среднего напряжения, ветроэнергетики и твердотельных трансформаторов.

Возможность более высокого напряжения напрямую влияет на конструкцию системы.Это обеспечивает архитектурную свободу, которая была невозможна ранее, позволяя упростить системы преобразования энергии.Многоячеечные конструкции можно объединить в меньшее количество ячеек, а трехуровневые инверторные топологии могут перейти к двухуровневым конструкциям.Эти изменения могут снизить общую стоимость системы примерно на 30%.

Производительность переключения также повышает эффективность и размер системы.Увеличение частоты переключения с 600 Гц до 10 000 Гц позволяет повысить удельную мощность более чем на 300%.Это уменьшает размер магнитных элементов и упрощает схемы управления и привода затвора.

Тепловые характеристики также улучшаются на уровне системы.Благодаря эффективности преобразования, достигающей 99 %, тепловые требования могут быть снижены на 50 %, что позволяет использовать более простые решения для охлаждения по сравнению с системами на основе IGBT.

В приложениях с импульсным питанием это устройство позволяет отказаться от механического переключения.Благодаря времени нарастания менее 10 нс он может заменить механические искровые переключатели, которые выходят из строя из-за сильноточной и высокотемпературной дуги.Твердотельное переключение с использованием SiC MOSFET устраняет искрение, повышает эффективность передачи энергии и обеспечивает лучший контроль времени.

Это также уменьшает размер и сложность системы в таких приложениях, как геотермальные энергосистемы, источники питания для центров обработки данных искусственного интеллекта, плазменное травление полупроводников и производство удобрений.