SiC器件具有低开关损耗,可以使用更小的散热器,同时可以在更高开关频率下运行,减小磁性元件体积。采用SiC器件的工业电源,可以实现高效率和高功率密度。三菱电机开发了一系列适合工业电源应用的SiC MOSFET模块,本章节带你详细了解。
1 产品介绍
三菱电机于2013年开始量产第一代SiC模块。为了进一步提高工业电源设备的效率,实现小型化和减轻重量,我们开发了第二代工业用SiC模块并已批量生产。第二代工业用SiC模块如下表1所示,包含额定电压1200V和1700V,电流等级从300A到1200A。

表1:第二代SiC MOSFET模型
2产品性能
2.1 低损耗
以表1的1200V/400A SiC模块FMF400DY-24B为例,在相同的工况下(VCC=600V. Io=200Arms, PF=0.8, Modulation=1, SPWM调制),与Si IGBT器件(1200V/450A, CM450DY-24T)相比,损耗可以降低大概70%(如图1), 从而散热系统的体积可以减小。如果设定在相同的运行结温(图1中红点),那么SiC模块FMF400DY-24B的开关频率可以提升至原来的6倍,也即90kHz,这样变流器输出波形会变得更加平滑。

图1:Si IGBT模块与SiC MOSFET模块对比
2.2 低内部杂散电感
为了降低SiC模块的内部杂散电感,表1所示的1200V/600A SiC模块FMF600DXE-24BN和1700V/600A SiC模块FMF600DXE-34BN采用主端子叠层设计,使PN之间的杂散电感从传统封装的17nH降低为9nH(如下图2),带来更快的开关速度及更低的浪涌电压。

图2:NX封装SiC MOSFET模块
3产品应用
铁路列车辅助变流器(APS,Auxiliary Power Supply)正朝着小型化、轻量化的趋势发展,用高频变压器替代传统的工频变压器,可以减小APS的体积、重量及THD,并提高效率。高频APS的典型拓扑如下图3所示。前级的三电平DC/DC变换、中间环节的隔离DC/DC变换及输出逆变的DC/AC所使用的开关器件均可以采用SiC器件。

图3:一种高频APS拓扑
随着数据中心产业规模的逐渐增长,其供电电源高能耗的问题也日益凸显。SST(Solid-state transformers,固态变压器)采用模块化设计,具有控制灵活、无功补偿、效率高、新能源可接入等优点,是数据中心供电系统的重要发展方向。其典型拓扑如下图4所示。如果开关器件采用SiC器件,同样可以提升变换效率。同时SiC器件的高频运行特性可以减小变压器体积,提高系统功率密度。

图4:一种SST拓扑
正文完
<关于三菱电机>
三菱电机创立于1921年,是全球知名的综合性企业。截止2025年3月31日的财年,集团营收55217亿日元(约合美元368亿)。作为一家技术主导型企业,三菱电机拥有多项专利技术,并凭借强大的技术实力和良好的企业信誉在全球的电力设备、通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据重要地位。尤其在电子元器件市场,三菱电机从事开发和生产半导体已有69年。其半导体产品更是在变频家电、轨道牵引、工业与新能源、电动汽车、模拟/数字通讯以及有线/无线通讯等领域得到了广泛的应用。
-
MOSFET
+关注
关注
150文章
9407浏览量
229469 -
三菱电机
+关注
关注
0文章
209浏览量
21553 -
SiC
+关注
关注
32文章
3498浏览量
68042 -
工业电源
+关注
关注
0文章
117浏览量
19149
原文标题:第30讲:三菱电机SiC MOSFET在工业电源的应用
文章出处:【微信号:三菱电机半导体,微信公众号:三菱电机半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
发布评论请先 登录
三菱电机SiC MOSFET模块的高功率密度和低损耗设计
三菱电机提供SiC功率半导体模块样
三菱电机将投资Coherent的SiC业务 发展SiC功率器件业务
Nexperia与三菱电机就SiC MOSFET分立产品达成战略合作伙伴关系

三菱电机SiC MOSFET在工业电源中的应用
评论