Blog về công ty Cung cấp các thiết bị điện SiC của Mitsubishi: SiC DIPIPM, SiC Power Module, SiC-MOSFET

Cung cấp các thiết bị điện SiC của Mitsubishi: SiC DIPIPM, SiC Power Module, SiC-MOSFET

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.,Là nhà phân phối thành phần điện tử chuyên nghiệp, tận dụng nhiều năm kinh nghiệm trong ngành và chuỗi cung ứng ổn định để cung cấp các giải pháp thành phần điện tử cho thị trường, bao gồm chip 5G,IC năng lượng mới, IoT ICs, Bluetooth ICs, mạng xe ICs, ô tô cấp ICs, thông tin liên lạc ICs, trí tuệ nhân tạo ICs, bộ nhớ ICs, cảm biến ICs, microcontroller ICs, transceiver ICs, Ethernet ICs,Chip WiFi, các mô-đun truyền thông không dây, kết nối và các sản phẩm khác. Công ty luôn tuân thủ nguyên tắc “ phục vụ khách hàng và mang lại lợi ích cho khách hàng,- cung cấp cho khách hàng các thành phần điện tử chất lượng cao và đa dạng.

Dòng thiết bị điện Mitsubishi SiC bao gồm toàn bộ dòng sản phẩm từ các thiết bị rời rạc đến các mô-đun thông minh, chủ yếu bao gồm ba loại chính:

SiC DIPIPM (Dual In-Line Package Intelligent Power Module): Một giải pháp nhỏ gọn tích hợp các mạch truyền động và chức năng bảo vệ

Các mô-đun điện SiC: Bao gồm các mô-đun SiC hoàn toàn và các mô-đun SiC lai, phù hợp cho các ứng dụng công suất trung bình đến cao

SiC-MOSFET: Hình thức thiết bị riêng biệt, cung cấp tính linh hoạt thiết kế và lợi thế hiệu suất tần số cao

Các sản phẩm này tận dụng các tính chất vật lý độc đáo của vật liệu SiC, chẳng hạn như sức mạnh trường phân hủy cao, độ dẫn nhiệt cao và vận tốc trôi dạt bão hòa electron cao,để chứng minh những lợi thế đáng kể trong các lĩnh vực như sản xuất điện năng lượng mới, động cơ xe điện, động cơ tần số biến đổi công nghiệp và lưới điện thông minh.Các thiết bị điện Mitsubishi SiC có thể giảm tiêu thụ năng lượng hệ thống hơn 30%, cải thiện đáng kể mật độ năng lượng, đồng thời giảm kích thước và trọng lượng hệ thống.

Tính năng của các mô-đun điện thông minh Mitsubishi SiC DIPIPM

Mitsubishi SiC DIPIPM đại diện cho hướng phát triển tiên tiến của công nghệ mô-đun điện thông minh.Các mô-đun này tích hợp SiC MOSFETs hoặc SiC SBDs (Schottky barrier diode) với mạch truyền động và chức năng bảo vệ vào một gói inline kép nhỏ gọn, cung cấp cho các nhà thiết kế hệ thống một giải pháp plug-and-play, hiệu quả cao.SiC DIPM tận dụng đầy đủ lợi thế hiệu suất của vật liệu silicon carbide trong khi vẫn giữ lợi ích của thiết kế dễ dàng và độ tin cậy cao, làm cho chúng đặc biệt phù hợp với các ứng dụng với hạn chế không gian nhưng yêu cầu hiệu suất nghiêm ngặt.

Đặc điểm kỹ thuật của SiC DIPIPM

Các mô-đun SiC DIPIPM của Mitsubishi kết hợp nhiều công nghệ sáng tạo, với các tính năng chính bao gồm:

Thiết kế hiệu quả cao: Sử dụng các MOSFET SiC làm thiết bị chuyển mạch, SiC DIPIPM giảm đáng kể tổn thất kháng và chuyển mạch so với IGBT dựa trên silicon truyền thống.Dữ liệu thử nghiệm cho thấy rằng trong điều kiện hoạt động giống hệt nhau, tổng số tổn thất của SiC DIPIPM có thể được giảm hơn 40% so với IPM dựa trên silicon, dẫn đến sự cải thiện 2 ¢ 5 điểm phần trăm về hiệu quả tổng thể của hệ thống.

Khả năng hoạt động tần số cao:Các đặc điểm của vật liệu SiC cho phép DIPIPM hoạt động ở tần số chuyển mạch cao hơn (lên đến 100 kHz hoặc cao hơn) mà không gây ra tổn thất chuyển mạch quá mức như các thiết bị siliconTính năng này cho phép các hệ thống ứng dụng sử dụng các thành phần thụ động nhỏ hơn (như cảm ứng và tụ điện), do đó giảm kích thước và trọng lượng hệ thống.

Chức năng bảo vệ tích hợp: Mô-đun kết hợp nhiều mạch bảo vệ, bao gồm khóa dưới điện áp (UVLO), bảo vệ quá điện (OCP), bảo vệ quá nhiệt (OTP),và bảo vệ mạch ngắn (SCP)Các chức năng bảo vệ này được thực hiện thông qua một IC điều khiển chuyên dụng, với thời gian phản hồi nhanh như microseconds,ngăn chặn hiệu quả các thiết bị điện bị hỏng do điều kiện bất thường.

Quản lý nhiệt đơn giản: Do khả năng hoạt động nhiệt độ cao của các thiết bị SiC (nhiệt độ nối tối đa lên đến 200 °C) và tổn thất thấp,DIPIPM có các yêu cầu tương đối thoải mái cho các hệ thống phân tán nhiệtTrong nhiều ứng dụng, các thùng xử lý nhiệt nhôm đơn giản hoặc thậm chí là phân tán nhiệt tấm đồng PCB có thể đáp ứng các yêu cầu, làm giảm đáng kể sự phức tạp và chi phí thiết kế nhiệt hệ thống.

Bao bì nhỏ gọn: Sử dụng yếu tố hình thức DIP tiêu chuẩn công nghiệp (bao bì hai dòng), với khoảng cách và sắp xếp chân tối ưu hóa, nó tạo điều kiện cho thiết kế bố trí PCB.Kích thước gói điển hình chỉ là một phần ba đến một nửa so với IPM truyền thống, làm cho nó đặc biệt phù hợp với các ứng dụng nhúng không gian hạn chế.

So sánh và phân tích các mô-đun điện toàn SiC của Mitsubishi và các mô-đun điện SiC lai

Là một nhà lãnh đạo trong lĩnh vực bán dẫn điện, Mitsubishi Electric cung cấp hai dòng sản phẩm chính: SiC module và SiC module hybrid,phục vụ cho các yêu cầu hiệu suất và chi phí cân bằng của các kịch bản ứng dụng khác nhauMặc dù hai loại mô-đun này có tên tương tự, nhưng chúng có sự khác biệt đáng kể về kiến trúc kỹ thuật, đặc điểm hiệu suất và vị trí ứng dụng.Một sự hiểu biết sâu sắc về những khác biệt này là rất quan trọng cho các kỹ sư để thực hiện lựa chọn chính xác và tối ưu hóa thiết kế hệ thống.

Ưu điểm kỹ thuật của các mô-đun điện All-SiC

Các mô-đun năng lượng hoàn toàn SiC của Mitsubishi được sản xuất bằng vật liệu silicon carbide tinh khiết, với tất cả các thiết bị chuyển mạch và diode trong mô-đun là bán dẫn dựa trên SiC,chủ yếu bao gồm SiC MOSFETs và SiC SBDs (diode hàng rào Schottky). Kiến trúc ¢all-SiC ¢ này cung cấp nhiều lợi thế về hiệu suất:

Mất năng lượng chuyển mạch cực thấp: SiC MOSFET có tốc độ chuyển mạch cực kỳ nhanh, với tổn thất năng lượng trong quá trình bật và tắt chỉ là 1/5 đến 1/10 so với các IGBT silicon.Đặc điểm này làm cho các mô-đun tất cả SiC đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng chuyển đổi tần số cao, chẳng hạn như giai đoạn tăng cường DC-DC trong các biến tần năng lượng mặt trời.

Khả năng hoạt động ở nhiệt độ cao: Các đặc điểm băng tần rộng của vật liệu SiC (3.26 eV) cho phép nó hoạt động đáng tin cậy ở nhiệt độ nối 200 °C hoặc cao hơn,Trong khi các thiết bị silicon truyền thống thường được giới hạn ở nhiệt độ dưới 150 °CTính năng này đơn giản hóa thiết kế hệ thống tiêu hao nhiệt và tăng mật độ điện.

Điện áp chặn cao: Các mô-đun điện cao áp HV-SiC của Mitsubishi có thể đạt được điện áp chặn vượt quá 10kV, làm cho chúng đặc biệt phù hợp với các ứng dụng điện áp cao như lưới thông minh,truyền dòng điện liên tục cao áp (HVDC) và các ổ cắm công nghiệp quy mô lớn.

Lợi ích ở cấp hệ thống: Dữ liệu ứng dụng thực tế cho thấy các hệ thống sử dụng các mô-đun SiC hoàn toàn có thể giảm tiêu thụ năng lượng hơn 30% so với các giải pháp IGBT dựa trên silicon truyền thống,trong khi giảm đáng kể kích thước và trọng lượng hệ thốngVí dụ, trong các trạm sạc xe điện, các mô-đun SiC hoàn toàn có thể tăng hiệu quả sạc 2-3% trong khi giảm kích thước của đơn vị điện 40%.

Cân bằng hiệu quả chi phí của các mô-đun điện SiC lai

Các mô-đun điện SiC lai áp dụng một cách tiếp cận công nghệ thỏa hiệp, kết hợp các Diode hàng rào SiC Schottky (SBD) với IGBT dựa trên silicon trong cùng một mô-đun.Thiết kế này đạt được sự cân bằng tốt giữa cải thiện hiệu suất và kiểm soát chi phí:

Cải thiện hiệu suất diode: Các diode tự do trong mô-đun sử dụng SiC SBDs,loại bỏ hoàn toàn các vấn đề thu hồi ngược vốn có của các tia điện tử và giảm mất mát thu hồi ngược hơn 80%Sự cải thiện này làm giảm đáng kể tiếng ồn chuyển mạch và mất mát trong khi tắt diode.

Ưu điểm chi phí: Bằng cách giữ IGBT dựa trên silic làm thiết bị chuyển mạch, chi phí của các mô-đun SiC lai thấp hơn 30-50% so với các giải pháp SiC hoàn toàn,làm cho chúng dễ tiếp cận hơn cho các ứng dụng nhạy cảm với giá cả.

Khả năng tương thích với các thiết kế hiện có: Các yêu cầu về động cơ cho các mô-đun SiC lai về cơ bản giống như IGBT tiêu chuẩn,cho phép các kỹ sư nâng cấp hiệu suất hệ thống mà không thay đổi đáng kể các mạch truyền động hiện có, do đó làm giảm sự phức tạp của việc di chuyển thiết kế.

Các mô-đun điện SiC lai của Mitsubishi đặc biệt phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao và cải thiện hiệu suất dần dần, chẳng hạn như động cơ công nghiệp,Sản xuất năng lượng gió, và giao thông đường sắt.

Đặc điểm của các thiết bị riêng biệt Mitsubishi SiC-MOSFET

Các thiết bị riêng biệt Mitsubishi SiC-MOSFET cung cấp tính linh hoạt và tùy chỉnh nhiều hơn cho thiết kế hệ thống điện tử công suất.SiC-MOSFET riêng biệt cho phép các kỹ sư tự do chọn các cấu trúc tôp học, cấu hình bố trí và các giải pháp quản lý nhiệt, làm cho chúng đặc biệt phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi cấu hình đặc biệt hoặc những ứng dụng có chi phí cực kỳ nhạy cảm.

Các thông số và lợi thế hiệu suất chính

Các thiết bị rời rạc Mitsubishi SiC-MOSFET chứng minh một số chỉ số hiệu suất đột phá, mở ra những khả năng mới cho thiết kế điện tử công suất:

Kháng điện thấp: Nhờ đặc tính trường điện phân hủy quan trọng cao của vật liệu SiC,Mitsubishi SiC-MOSFET đạt được điện trở thấp hơn (Rds ((on)) so với các MOSFET dựa trên silicon ở cùng một điện ápVí dụ, các thiết bị với điện áp định giá 1200V có thể đạt được kháng cự hoạt động thấp đến 40mΩ hoặc thấp hơn, giảm đáng kể tổn thất dẫn điện.

Tốc độ chuyển đổi cực nhanh: Thời gian chuyển đổi của SiC-MOSFET thường nằm trong phạm vi hàng chục nanosecond, nhanh hơn một lần so với silicon IGBT.Đặc điểm này không chỉ làm giảm tổn thất chuyển mạch mà còn cho phép hệ thống hoạt động ở tần số cao hơn, do đó làm giảm kích thước của các thành phần thụ động.

Đặc điểm diode cơ thể tuyệt vời: Không giống như silicon MOSFET, diode cơ thể của SiC-MOSFET có giảm điện áp phía trước thấp hơn và hầu như không có điện tích phục hồi ngược,cho phép loại bỏ các diode tự do bên ngoài trong một số ứng dụng và đơn giản hóa thiết kế mạch.

Độ ổn định ở nhiệt độ cao: Mitsubishi SiC-MOSFET cho thấy sự thay đổi tối thiểu về độ dẫn xuyên (gfs) và điện áp ngưỡng (Vth) ở nhiệt độ cao,đảm bảo tính năng chuyển đổi ổn định trên toàn bộ phạm vi nhiệt độ hoạt động.