碳化矽在（zài）下（xià）一代工業電機驅動器中的作用-配件附件網（wǎng）-數控機床市場網

您現在的（de）位置：配件附件網> 企業動態>碳化矽（guī）在下（xià）一代工業電機驅動器中的作用（yòng）

碳化矽在下一代工業電機驅（qū）動器中的作用

2021-4-27 來源：安森美半（bàn）導體工業作者：Ali Husain

國際能源署（shǔ）(IEA)估計，電（diàn）機功（gōng）耗占世界總電力（lì）的45%以（yǐ）上。因此，找到最（zuì）大化其運行能效的方法至關重（chóng）要。能效（xiào）更高的驅動裝置可以更小，並且更靠近電機，從而減（jiǎn）少長電纜帶來的挑戰。從整（zhěng）體成本（běn）和持續可靠性的角度來看，這將具有現實意義。寬禁帶(WBG)半導（dǎo）體技術的出現將有望在實現新（xīn）的電（diàn）機能效和外形尺寸基準方麵發揮重要（yào）作用（yòng）。

使用（yòng）WBG材料如碳化矽(SiC)可製造出性能超越矽(Si)的同類（lèi）產品。雖然有各種重要的機會使用這項技術，但工業電機驅動正獲得最大的興趣和關注（zhù）。

SiC的高電子遷移率使其（qí）能夠支持更快的開關速度。這些更快的開關速（sù）度意味著相應的開關損耗也將減少（shǎo）。它的介（jiè）電擊穿場強幾乎比矽高一個數（shù）量級。這能實現更薄的漂移層，這將轉化為更低的（de）導通電阻值。此外，由於SiC的導（dǎo）熱係數是Si的（de）三（sān）倍，因此在散（sàn）熱方麵（miàn）要高效得多。因此，更容易減小熱應力。

傳統的高壓電機驅（qū）動器會采用（yòng）三（sān）相逆變器，其中Si IGBT集成反（fǎn）並（bìng）聯二極管。三個半（bàn）橋（qiáo）相位驅（qū）動逆變器的相應相線圈，以提（tí）供正弦電流波形，隨（suí）後使電機（jī）運行。逆變器中浪費的能量將來自（zì）兩個主要來源-導通損（sǔn）耗和開關損耗。用基於SiC的開關代替Si基開關，可（kě）減小這兩種損耗。

SiC肖特基勢壘二極（jí）管不使用反並聯矽二極管（guǎn），可集成到係統中。矽基二極管有反（fǎn）向恢複電流，會造成開關損耗（以及產（chǎn）生電磁幹（gàn）擾，或EMI），而（ér）SiC二（èr）極管的反向恢複電流可忽略不計。這使得開關損耗可以減少達30%。由於這些二極管產生（shēng）的EMI要低得多，所以對濾波的需求也不會那麽大（導（dǎo）致物料清（qīng）單更小）。還應注意，反向恢（huī）複電流會增加導通時的集電極電（diàn）流。由於SiC二極管的反向恢複電流要（yào）低得多，在此（cǐ）期間通過IGBT的峰值電（diàn）流將更小，從而提高運行的可靠性水平並（bìng）延長係統的使用壽命。

因此，如果要提高驅（qū）動效率及延長係統的工作壽命時，遷移到SiC 肖特基顯然是有（yǒu）利的。那麽我們（men）何以采取更進一步的方案呢？如果用SiC MOSFET取代（dài）負責實（shí）際開關（guān）功（gōng）能的（de）IGBT，那（nà）麽（me）能效的提（tí）升將更顯著。在相同運行條件（jiàn）下（xià），SiC MOSFET的開關損耗要比矽（guī）基（jī）IGBT低五倍之多，而導通損（sǔn）耗則可減（jiǎn）少一半之多。

WBG方案（àn）的其他相關的好處包括大幅節省空間。SiC提供的卓越導熱性意味著所需的散熱器（qì）尺寸將（jiāng）大大減少。使用更小的電機驅動器（qì），工程師可將其（qí）直接安裝在電機外殼上。這將減少（shǎo）所需的電纜數（shù）量。

安森美半導體現在為工程師提供（gòng）與SiC二極（jí）管共同封裝的（de）IGBT。此外，我們（men）還有650 V、900 V和1200 V額定值的SiC MOSFET。采用這樣的產（chǎn）品，將有可能變革電機驅（qū）動（dòng），提高能效參數，並使實（shí）施更（gèng）精簡（jiǎn）。

投稿箱：
如（rú）果您（nín）有機床行業、企業相關新聞稿件（jiàn）發表，或進行資（zī）訊合作，歡（huān）迎聯係本網（wǎng）編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關（guān）信息

名企推薦

業界視點

| 更多

行業數據

| 更多

博文選萃

| 更多