Blog de la compañía Suministro de dispositivos de potencia SiC de Mitsubishi: DIPIPM SiC, Módulo de potencia SiC, SiC-MOSFET

Suministro de dispositivos de energía SiC de Mitsubishi: SiC DIPIPM, módulo de energía SiC, SiC-MOSFET

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd., también conocida como Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.,como distribuidor profesional de componentes electrónicos, aprovecha años de experiencia en la industria y una cadena de suministro estable para proporcionar soluciones de componentes electrónicos para el mercado, incluidos los chips 5G,los circuitos integrados de nueva energía, IC IoT, IC Bluetooth, IC de redes de vehículos, IC de grado automotriz, IC de comunicación, IC de inteligencia artificial, IC de memoria, IC de sensor, IC de microcontrolador, IC de transceptor, IC Ethernet,Chips Wifi, módulos de comunicación inalámbrica, conectores y otros productos.- proporcionar a los clientes componentes electrónicos de alta calidad y diversos.

La serie de dispositivos de potencia Mitsubishi SiC cubre toda la línea de productos, desde dispositivos discretos hasta módulos inteligentes, que comprende principalmente tres categorías principales:

SiC DIPIPM (Dual In-Line Package Intelligent Power Module): Una solución compacta que integra circuitos de accionamiento y funciones de protección

Modulos de potencia SiC: incluidos los módulos totalmente SiC y los módulos híbridos SiC, adecuados para aplicaciones de potencia media a alta

SiC-MOSFET: Forma discreta del dispositivo, que ofrece flexibilidad de diseño y ventajas de rendimiento de alta frecuencia

Estos productos aprovechan las propiedades físicas únicas del material SiC, como la alta resistencia del campo de descomposición, la alta conductividad térmica y la alta velocidad de deriva de saturación de electrones,demostrar ventajas significativas en campos como la generación de energía de nuevas energíasEn comparación con los dispositivos tradicionales basados en silicio, los dispositivos de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad de alta velocidad.Los dispositivos eléctricos Mitsubishi SiC pueden reducir el consumo de energía del sistema en más del 30%, mejora significativamente la densidad de potencia, al tiempo que reduce el tamaño y el peso del sistema.

Características de los módulos de energía inteligentes Mitsubishi SiC DIPIPM

Los DIPIPM Mitsubishi SiC representan la dirección de desarrollo de vanguardia de la tecnología de módulos de energía inteligentes.Estos módulos integran MOSFETs SiC o SBDs SiC (diodos de barrera Schottky) con circuitos de accionamiento y funciones de protección en un paquete compacto doble en líneaEn comparación con los IPM tradicionales (Módulos Inteligentes de Energía), los módulos IPM de alta eficiencia ofrecen a los diseñadores de sistemas una solución de alta eficiencia.Los DIPM de SiC aprovechan plenamente las ventajas de rendimiento de los materiales de carburo de silicio manteniendo los beneficios de la facilidad de diseño y la alta fiabilidad, por lo que son particularmente adecuados para aplicaciones con limitaciones de espacio pero con requisitos de rendimiento estrictos.

Características técnicas de los DIPIPM de SiC

Los módulos SiC DIPIPM de Mitsubishi incorporan múltiples tecnologías innovadoras, con características clave que incluyen:

Diseño de alta eficiencia: utilizando MOSFETs SiC como dispositivos de conmutación, el SiC DIPIPM reduce significativamente las pérdidas de resistencia y conmutación en comparación con los IGBT tradicionales basados en silicio.Los datos de los ensayos muestran que, en condiciones de funcionamiento idénticas, las pérdidas totales de los DIPIPM de SiC pueden reducirse en más del 40% en comparación con los IPM basados en silicio, lo que resulta en una mejora de 2·5 puntos porcentuales en la eficiencia general del sistema.

Capacidad de funcionamiento de alta frecuencia:Las características del material SiC permiten que el DIPIPM funcione a frecuencias de conmutación más altas (hasta 100 kHz o más) sin incurrir en pérdidas de conmutación excesivas como los dispositivos de silicioEsta característica permite a los sistemas de aplicación utilizar componentes pasivos más pequeños (como inductores y condensadores), reduciendo así el tamaño y el peso del sistema.

Funciones de protección integradas: El módulo incorpora múltiples circuitos de protección, incluido el bloqueo de bajo voltaje (UVLO), la protección contra la sobrecorriente (OCP), la protección contra la sobre temperatura (OTP),y protección contra cortocircuito (SCP)Estas funciones de protección se implementan a través de un circuito integrado de control dedicado, con tiempos de respuesta tan rápidos como microsegundos,evitar eficazmente que los dispositivos de potencia se dañen debido a condiciones anormales.

Gestión térmica simplificada: debido a la capacidad de funcionamiento a altas temperaturas de los dispositivos SiC (temperatura máxima de unión de hasta 200 °C) y bajas pérdidas,DIPIPM tiene requisitos relativamente relajados para los sistemas de disipación de calorEn muchas aplicaciones, los simples disipadores de calor de aluminio o incluso la disipación de calor de la lámina de cobre de PCB pueden satisfacer los requisitos, reduciendo significativamente la complejidad y el costo del diseño térmico del sistema.

Embalaje compacto: Adopta el factor de forma DIP (envase doble en línea) estándar de la industria, con un espaciamiento y una disposición optimizados de los pines, lo que facilita el diseño del diseño del PCB.El tamaño típico del paquete es sólo de un tercio a la mitad del de los IPM tradicionales, por lo que es particularmente adecuado para aplicaciones integradas con espacio limitado.

Comparación y análisis de los módulos de potencia totalmente de SiC de Mitsubishi y los módulos de potencia híbridos de SiC

Como líder en el campo de los semiconductores de potencia, Mitsubishi Electric ofrece dos grandes series de productos: módulos de potencia SiC y módulos de potencia SiC híbridos,satisfacer los requisitos de rendimiento y costos equilibrados de diferentes escenarios de aplicaciónAunque estos dos tipos de módulos comparten nombres similares, presentan diferencias significativas en la arquitectura técnica, las características de rendimiento y el posicionamiento de las aplicaciones.Una comprensión completa de estas diferencias es crucial para que los ingenieros hagan la selección correcta y optimicen el diseño del sistema.

Ventajas técnicas de los módulos de potencia de todo el SiC

Los módulos de potencia totalmente de SiC de Mitsubishi se fabrican con material puro de carburo de silicio, y todos los dispositivos de conmutación y diodos del módulo son semiconductores basados en SiC,incluidos principalmente los MOSFET SiC y los SBD SiC (diodos de barrera de Schottky). Esta arquitectura de todo el SiC ofrece múltiples ventajas de rendimiento:

Pérdidas de conmutación ultrabajas: Los MOSFET de SiC tienen velocidades de conmutación extremadamente rápidas, con pérdidas de energía durante los procesos de encendido y apagado que son solo de 1/5 a 1/10 de las de los IGBT de silicio.Esta característica hace que los módulos totalmente de SiC sean particularmente adecuados para aplicaciones de conmutación de alta frecuencia, como la etapa de impulso DC-DC en los inversores solares.

Capacidad de funcionamiento a altas temperaturas: Las características de banda ancha del material SiC (3,26 eV) le permiten funcionar de manera fiable a temperaturas de unión de 200 °C o más,Considerando que los dispositivos tradicionales de silicio se limitan normalmente a temperaturas inferiores a 150 °C;Esta característica simplifica el diseño del sistema de disipación de calor y aumenta la densidad de potencia.

Alto voltaje de bloqueo: los módulos de energía de alto voltaje HV-SiC de Mitsubishi pueden alcanzar voltajes de bloqueo superiores a 10 kV, lo que los hace particularmente adecuados para aplicaciones de alto voltaje como redes inteligentes,La Comisión considera que la Comisión no ha tenido en cuenta las observaciones de los Estados miembros.

Beneficios a nivel del sistema: los datos reales de aplicación muestran que los sistemas que utilizan módulos totalmente de SiC pueden reducir el consumo de energía en más del 30% en comparación con las soluciones IGBT tradicionales basadas en silicio.al tiempo que reduce significativamente el tamaño y el peso del sistemaPor ejemplo, en las estaciones de carga de vehículos eléctricos, los módulos totalmente de SiC pueden aumentar la eficiencia de carga en un 2-3% mientras que reducen el tamaño de la unidad de potencia en un 40%.

Conclusiones de la investigación sobre el rendimiento de los módulos híbridos de energía SiC

Los módulos de potencia híbridos de SiC adoptan un enfoque tecnológico de compromiso, combinando diodos de barrera de SiC Schottky (SBD) con IGBT basados en silicio en el mismo módulo.Este diseño logra un buen equilibrio entre la mejora del rendimiento y el control de los costes:

Mejora del rendimiento del diodo: los diodos de rueda libre del módulo utilizan SBD de SiC,eliminación completa de los problemas inherentes de recuperación inversa de los diodos de silicio y reducción de las pérdidas de recuperación inversa en más del 80%Esta mejora reduce significativamente el ruido de conmutación y las pérdidas durante el apagado del diodo.

Ventaja de coste: al conservar los IGBT basados en silicio como dispositivos de conmutación, el coste de los módulos híbridos de SiC es del 30-50% inferior al de las soluciones totalmente de SiC,hacerlos más accesibles para aplicaciones sensibles a los precios.

Compatibilidad con los diseños existentes: los requisitos de accionamiento de los módulos híbridos de SiC son esencialmente los mismos que los IGBT estándar,permitiendo a los ingenieros mejorar el rendimiento del sistema sin modificar significativamente los circuitos de accionamiento existentes, reduciendo así la complejidad de la migración del diseño.

Los módulos híbridos de potencia SiC de Mitsubishi son particularmente adecuados para aplicaciones que requieren una alta fiabilidad y mejoras graduales de rendimiento, como los motores industriales,generación de energía eólica, y el transporte ferroviario.

Características de los dispositivos discretos Mitsubishi SiC-MOSFET

Los dispositivos discretos Mitsubishi SiC-MOSFET ofrecen una mayor flexibilidad y opciones de personalización para el diseño de sistemas electrónicos de potencia.Los SiC-MOSFETs discretos permiten a los ingenieros seleccionar libremente las estructuras de topología, configuraciones de diseño y soluciones de gestión térmica, por lo que son particularmente adecuadas para aplicaciones que requieren configuraciones especiales o que tienen una sensibilidad de costos extrema.

Parámetros y ventajas de rendimiento básicos

Los dispositivos discretos Mitsubishi SiC-MOSFET demuestran varias métricas de rendimiento innovadoras, abriendo nuevas posibilidades para el diseño de electrónica de potencia:

Baja resistencia: gracias a las altas características del campo eléctrico de descomposición crítica del material SiC,Los Mitsubishi SiC-MOSFET logran una menor resistencia de encendido (Rds ((on)) que los MOSFET basados en silicio en la misma tensión nominalPor ejemplo, los dispositivos con una tensión nominal de 1200 V pueden alcanzar una resistencia de encendido tan baja como 40 mΩ o inferior, reduciendo significativamente las pérdidas de conducción.

Velocidad de conmutación ultra rápida: El tiempo de conmutación de los SiC-MOSFET suele estar en el rango de decenas de nanosegundos, que es un orden de magnitud más rápido que los IGBT de silicio.Esta característica no sólo reduce las pérdidas de conmutación sino que también permite que el sistema funcione a frecuencias más altas, reduciendo así el tamaño de los componentes pasivos.

Excelentes características del diodo de cuerpo: a diferencia de los MOSFET de silicio, el diodo de cuerpo de los MOSFET de SiC tiene una menor caída de voltaje hacia adelante y prácticamente ninguna carga de recuperación inversa,que permite eliminar los diodos de rueda libre externos en determinadas aplicaciones y simplifica el diseño del circuito.

Estabilidad a altas temperaturas: los Mitsubishi SiC-MOSFET presentan cambios mínimos en la transconductividad (gfs) y el voltaje umbral (Vth) a altas temperaturas,garantizar características de conmutación estables en todo el rango de temperaturas de funcionamiento.