Добро пожаловать в Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.

Поставка силовых устройств Mitsubishi SiC: SiC DIPIPM, SiC Power Module, SiC-MOSFET

Компания Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd., являясь профессиональным дистрибьютором электронных компонентов, благодаря многолетнему опыту в отрасли и стабильной цепочке поставок, предоставляет рынку решения в области электронных компонентов, включая 5G-чипы, IC для новых источников энергии, IC для Интернета вещей, IC для Bluetooth, IC для автомобильных сетей, IC для автомобильной промышленности, IC для связи, IC для искусственного интеллекта, IC для памяти, IC для датчиков, IC для микроконтроллеров, IC для приемопередатчиков, IC для Ethernet, WiFi-чипы, модули беспроводной связи, разъемы и другие продукты. Компания всегда придерживается принципа «служить клиентам, приносить им выгоду» и предоставляет клиентам высококачественные и разнообразные электронные компоненты.

Серия силовых устройств Mitsubishi SiC охватывает всю линейку продуктов, от дискретных устройств до интеллектуальных модулей, и включает в себя три основные категории:

SiC DIPIPM (двухрядный интеллектуальный силовой модуль с прямым подключением): компактное решение с интегрированной схемой управления и функцией защиты.

Силовые модули SiC: включают в себя полностью SiC-модули и гибридные SiC-модули, подходящие для применения в системах средней и высокой мощности.

SiC-MOSFET: дискретные устройства, обеспечивающие гибкость проектирования и преимущества высокочастотных характеристик.

Благодаря физическим свойствам материала SiC, таким как высокая пробивная прочность, высокая теплопроводность и высокая скорость электронного насыщения, эти продукты демонстрируют значительные преимущества в таких областях, как производство новой энергии, приводы электромобилей, промышленные частотно-регулируемые приводы и интеллектуальные электросети. По сравнению с традиционными кремниевыми устройствами, силовые устройства Mitsubishi SiC позволяют снизить энергопотребление системы более чем на 30%, значительно повысить удельную мощность и одновременно уменьшить размеры и вес системы.

Особенности интеллектуальных силовых модулей Mitsubishi SiC DIPIPM

Mitsubishi SiC DIPIPM представляет собой передовое направление развития технологии интеллектуальных силовых модулей. В таких модулях SiC MOSFET или SiC SBD (диод Шотки) высокоинтегрированы с драйверной схемой и защитными функциями в компактном двухрядном корпусе, что предоставляет системным проектировщикам готовое к использованию высокоэффективное решение. По сравнению с традиционными IPM (интеллектуальными силовыми модулями), SiC DIPIPM в полной мере использует преимущества углеродного кремния, сохраняя при этом простоту проектирования и высокую надежность, что особенно подходит для приложений с ограниченным пространством, но высокими требованиями к производительности.

Технические характеристики SiC DIPIPM

Модуль Mitsubishi SiC DIPIPM объединяет в себе ряд инновационных технологий, основные характеристики которого включают:

Высокоэффективная конструкция: использование SiC MOSFET в качестве переключающего устройства позволяет значительно снизить сопротивление проводимости и потери при переключении по сравнению с традиционными IGBT на основе кремния. Данные измерений показывают, что при одинаковых условиях работы общие потери SiC DIPIPM могут быть снижены более чем на 40% по сравнению с IPM на основе кремния, что повышает общую эффективность системы на 2-5 процентных пунктов.

Возможность работы на высоких частотах: характеристики материала SiC позволяют DIPIPM работать на более высоких частотах переключения (до 100 кГц и выше) без чрезмерных потерь при переключении, как в случае с кремниевыми устройствами. Эта особенность позволяет использовать в прикладных системах более компактные пассивные компоненты (такие как индуктивности и конденсаторы), что снижает размеры и вес системы.

Встроенные функции защиты: внутри модуля встроены различные защитные схемы, такие как блокировка пониженного напряжения (UVLO), защита от перегрузки по току (OCP), защита от перегрева (OTP) и защита от короткого замыкания (SCP). Эти функции защиты реализуются с помощью специального управляющего микросхемного устройства, время отклика которого составляет микросекунды, что позволяет эффективно предотвратить повреждение силовых устройств в результате нештатных ситуаций.

Упрощенное управление тепловым режимом: благодаря высокой рабочей температуре (максимальная температура перехода до 200 °C) и низким потерям SiC-устройств, требования DIPIPM к системе охлаждения относительно невысоки. Во многих приложениях достаточно использовать простой алюминиевый радиатор или даже охлаждение с помощью медной фольги печатной платы, что значительно снижает сложность и стоимость теплового проектирования системы.

Компактный корпус: используется стандартный для отрасли корпус DIP (двухрядный прямого ввода), с оптимизированным расстоянием между выводами и их расположением, что облегчает проектирование печатной платы. Типичные размеры корпуса составляют всего 1/3-1/2 от размеров традиционного IPM, что особенно подходит для встраиваемых приложений с ограниченным пространством.

Сравнительный анализ полных SiC-модулей мощности Mitsubishi и гибридных SiC-модулей мощности

Mitsubishi Electric, лидер в области силовых полупроводников, предлагает две серии продуктов: SiC-модули мощности и гибридные SiC-модули мощности, которые удовлетворяют требованиям различных сценариев применения в отношении баланса производительности и стоимости. Хотя эти два типа модулей похожи по названию, они значительно различаются по технической архитектуре, производительности и области применения. Глубокое понимание этих различий имеет решающее значение для инженеров при выборе правильного типа и оптимизации конструкции системы.

Технические преимущества полностью SiC-модулей

Полностью SiC-модули Mitsubishi изготовлены из чистого карбида кремния, все переключающие устройства и диоды в модуле являются SiC-полупроводниками, в основном включая SiC MOSFET и SiC SBD (диоды Шотки). Такая «полностью SiC» архитектура дает многочисленные преимущества в плане производительности:

Сверхнизкие потери при переключении: SiC MOSFET имеют очень высокую скорость переключения, а потери энергии при включении и выключении составляют всего 1/5–1/10 от потерь кремниевых IGBT. Эта характеристика делает полностью SiC-модули особенно подходящими для высокочастотных переключающих приложений, таких как повышающие преобразователи постоянного тока в солнечных инверторах.

Возможность работы при высоких температурах: широкая запрещенная зона SiC (3,26 эВ) позволяет ему надежно работать при температуре перехода 200 °C и выше, в то время как традиционные кремниевые устройства обычно ограничены температурой ниже 150 °C. Эта особенность упрощает конструкцию системы охлаждения и повышает удельную мощность.

Высокое напряжение блокировки: напряжение блокировки высоковольтных силовых модулей Mitsubishi HV-SiC может достигать более 10 кВ, что особенно подходит для высоковольтных приложений, таких как интеллектуальные электросети, высоковольтная передача постоянного тока (HVDC) и крупные промышленные приводы.

Преимущества на системном уровне: данные практического применения показывают, что системы с использованием полностью SiC-модулей позволяют снизить энергопотребление более чем на 30% по сравнению с традиционными кремниевыми IGBT-решениями, а также значительно уменьшить размеры и вес системы. Например, в зарядных станциях для электромобилей полностью SiC-модули позволяют повысить эффективность зарядки на 2-3% и уменьшить размеры силовых блоков на 40%.

Соотношение цены и качества гибридных SiC-модулей

Гибридные SiC-модули используют компромиссный технологический подход, сочетая SiC-диоды Шотки (SBD) и кремниевые IGBT в одном модуле. Такая конструкция обеспечивает хороший баланс между повышением производительности и контролем затрат:

Повышение производительности диодов: в модуле в качестве диодов обратного тока используются SiC SBD, что полностью устраняет проблему обратного восстановления, присущую кремниевым диодам, и позволяет снизить потери обратного восстановления более чем на 80%. Это улучшение значительно снижает шумы и потери при отключении диодов.

Преимущества по стоимости: благодаря сохранению кремниевых IGBT в качестве переключающих устройств, стоимость гибридных SiC-модулей на 30-50% ниже, чем у полностью SiC-решений, что делает их более приемлемыми для ценочувствительных применений.

Совместимость с существующими конструкциями: требования к драйверам гибридных SiC-модулей практически не отличаются от требований к стандартным IGBT, поэтому инженерам не нужно вносить существенные изменения в существующие драйверные схемы для повышения производительности системы, что упрощает переход на новую конструкцию.

Гибридные SiC-модули Mitsubishi особенно подходят для применения в областях, где требуется высокая надежность и постепенное повышение производительности, таких как приводы промышленных двигателей, ветроэнергетика и железнодорожный транспорт.

Характеристики дискретных устройств SiC-MOSFET Mitsubishi

Дискретные устройства SiC-MOSFET Mitsubishi обеспечивают более высокую гибкость и возможности настройки при проектировании силовых электронных систем. В отличие от интегрированных силовых модулей SiC, дискретные SiC-MOSFET позволяют инженерам свободно выбирать топологию, схему расположения и схему охлаждения, что особенно подходит для приложений, требующих специальной конфигурации или чрезвычайно чувствительных к стоимости.

Основные рабочие характеристики и преимущества

Дискретные устройства SiC-MOSFET Mitsubishi демонстрируют ряд прорывных рабочих характеристик, открывающих новые возможности для проектирования силовой электроники:

Низкое сопротивление в открытом состоянии: благодаря высоким характеристикам критического пробоя SiC-материала, SiC-MOSFET Mitsubishi обеспечивают более низкое сопротивление в открытом состоянии (Rds(on)) по сравнению с кремниевыми MOSFET при одинаковом напряжении сгорания. Например, сопротивление при включении устройств с номинальным напряжением 1200 В может быть ниже 40 мОм, что значительно снижает потери при включении.

Сверхбыстрая скорость переключения: время переключения SiC-MOSFET обычно составляет несколько десятков наносекунд, что на порядок быстрее, чем у кремниевых IGBT. Эта характеристика не только снижает потери при переключении, но и позволяет системе работать на более высоких частотах, что уменьшает размеры пассивных компонентов.

Превосходные характеристики диода: в отличие от кремниевых MOSFET, диоды SiC-MOSFET имеют более низкое прямое падение напряжения и практически отсутствуют обратные восстановительные заряды, что в некоторых приложениях позволяет обойтись без внешних диодов, упрощая конструкцию схемы.

Стабильность при высоких температурах: трансConductance (gfs) и пороговое напряжение (Vth) SiC-MOSFET Mitsubishi практически не изменяются при высоких температурах, что обеспечивает стабильные переключающие характеристики устройства во всем диапазоне рабочих температур.