適用于三相熱泵商用空調(diào)壓縮機驅(qū)動的國產(chǎn)基本™（BASiC Semiconductor）碳化硅MOSFET模塊-傾佳電子（Changer Tech）專業(yè)分銷

 

對于通用應(yīng)用，SiC 功率器件可以替代 Si IGBT，從而將開關(guān)損耗降低高達 70% 至 80%，具體取決于轉(zhuǎn)換器和電壓和電流水平。IGBT 相關(guān)的較高損耗可能成為一個重要的考慮因素。熱管理會增加使用 IGBT 的成本，而其較慢的開關(guān)速度會增加電容器和電感器等無源元件的成本。從整體系統(tǒng)成本來看SiC MOSFET加速替代IGBT已經(jīng)成為各類新的電力電子設(shè)計中的主流趨勢。SiC MOSFET 更耐熱失控。碳化硅導(dǎo)熱性更強，可實現(xiàn)更好的設(shè)備級散熱和穩(wěn)定的工作溫度。

 

Si IGBT 的一個顯著缺點是它們極易受到熱失控的影響。當器件溫度不受控制地升高時，就會發(fā)生熱失控，導(dǎo)致器件發(fā)生故障并最終失效。在高電流、高電壓和高工作條件很常見的電機驅(qū)動應(yīng)用中，例如電動汽車或制造業(yè)，熱失控可能是一個重大的設(shè)計風(fēng)險。SiC MOSFET 更適合溫度較高的環(huán)境條件空間，例如汽車和工業(yè)應(yīng)用。此外，鑒于其導(dǎo)熱性，SiC MOSFET 可以消除對額外冷卻系統(tǒng)的需求，從而有可能減小整體系統(tǒng)尺寸并降低系統(tǒng)成本。由于 SiC MOSFET 的工作開關(guān)頻率比 Si IGBT 高得多，因此它們非常適合需要精確電機控制的應(yīng)用。高開關(guān)頻率在自動化制造中至關(guān)重要，其中高精度伺服電機用于工具臂控制、精密焊接和精確物體放置。

 

SiC 功率器件的卓越材料特性使這些器件能夠以更快的開關(guān)速度、更低的開關(guān)損耗和更薄的有源區(qū)運行，從而實現(xiàn)效率更高、開關(guān)頻率更高、更節(jié)省空間的設(shè)計。因此，SiC MOSFET 正成為電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用中優(yōu)于傳統(tǒng)硅（IGBT,MOSFET）的首選。

 

 

IGBT芯片技術(shù)不斷發(fā)展，但是從一代芯片到下一代芯片獲得的改進幅度越來越小。這表明IGBT每一代新芯片都越來越接近材料本身的物理極限。SiC MOSFET寬禁帶半導(dǎo)體提供了實現(xiàn)半導(dǎo)體總功率損耗的顯著降低的可能性。使用SiC MOSFET可以降低開關(guān)損耗，從而提高開關(guān)頻率。進一步的，可以優(yōu)化濾波器組件，相應(yīng)的損耗會下降，從而全面減少系統(tǒng)損耗。通過采用低電感SiC MOSFET功率模塊，與同樣封裝的Si IGBT模塊相比，功率損耗可以降低約70%左右，可以將開關(guān)頻率提5倍（實現(xiàn)顯著的濾波器優(yōu)化），同時保持最高結(jié)溫低于最大規(guī)定值。

 

為了保持電力電子系統(tǒng)競爭優(yōu)勢，同時也為了使最終用戶獲得經(jīng)濟效益，一定程度的效率和緊湊性成為每一種電力電子應(yīng)用功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用的優(yōu)勢所在。隨著IGBT技術(shù)到達發(fā)展瓶頸，加上SiC MOSFET絕對成本持續(xù)下降，使用SiC MOSFET替代升級IGBT已經(jīng)成為各類型電力電子應(yīng)用的主流趨勢。

 

IGBT芯片技術(shù)不斷發(fā)展，但是從一代芯片到下一代芯片獲得的改進幅度越來越小。這表明IGBT每一代新芯片都越來越接近材料本身的物理極限。SiC MOSFET寬禁帶半導(dǎo)體提供了實現(xiàn)半導(dǎo)體總功率損耗的顯著降低的可能性。使用SiC MOSFET可以降低開關(guān)損耗，從而提高開關(guān)頻率。進一步的，可以優(yōu)化濾波器組件，相應(yīng)的損耗會下降，從而全面減少系統(tǒng)損耗。通過采用低電感SiC MOSFET功率模塊，與同樣封裝的Si IGBT模塊相比，功率損耗可以降低約70%左右，可以將開關(guān)頻率提5倍（實現(xiàn)顯著的濾波器優(yōu)化），同時保持最高結(jié)溫低于最大規(guī)定值。

 

為了保持電力電子系統(tǒng)競爭優(yōu)勢，同時也為了使最終用戶獲得經(jīng)濟效益，一定程度的效率和緊湊性成為每一種電力電子應(yīng)用功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用的優(yōu)勢所在。隨著IGBT技術(shù)到達發(fā)展瓶頸，加上SiC MOSFET絕對成本持續(xù)下降，使用SiC MOSFET替代升級IGBT已經(jīng)成為各類型電力電子應(yīng)用的主流趨勢。

 

傾佳電子（Changer Tech）致力于國產(chǎn)碳化硅（SiC）MOSFET功率器件在電力電子市場的推廣！Changer Tech-Authorized Distributor of BASiC Semiconductor which committed to the promotion of BASiC™ silicon carbide (SiC) MOSFET power devices in the power electronics market!

 

 

熱泵（英語：heat pump）是將熱量從較低溫下的物質(zhì)或空間傳遞到更高溫度下的另一種物質(zhì)或空間的裝置，也就是使熱能沿自發(fā)熱傳遞的相反方向移動。熱泵為完成將能量從熱源傳遞到散熱器這一非自發(fā)過程，須要來自外部的能量。常見的應(yīng)用是暖氣、冷氣和冷凍機。但術(shù)語“熱泵”更為籠統(tǒng)，適用于用于空間加熱或空間冷卻的許多暖通空調(diào)設(shè)備。

 

熱泵最常見的設(shè)計包括四個主要部件–冷凝器，膨脹閥，蒸發(fā)器和壓縮機。循環(huán)通過這些組件的傳熱介質(zhì)稱為制冷劑。

熱泵利用低沸點液體經(jīng)過節(jié)流閥減壓之后蒸發(fā)時，從較低溫處吸熱，然后經(jīng)壓縮機將蒸汽壓縮，使溫度升高，在經(jīng)過冷凝器時放出吸收的熱量而液化后，再回到節(jié)流閥處。如此循環(huán)工作能不斷地把熱量從溫度較低的地方轉(zhuǎn)移給溫度較高（需要熱量）的地方。

 

熱泵比簡單的電阻加熱器具有更高的能源效率。

 

熱泵按照交流輸入電源可以分為單相熱泵和三相熱泵，其輸出電功率可覆蓋3 kW到幾十千瓦。熱泵的室外機，主要由三部分構(gòu)成，包含PFC、壓縮機逆變器和風(fēng)機逆變器。無論是單相熱泵，還是三相熱泵，都包含了PFC這一功率環(huán)節(jié)。對于用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流，全球各國以及地區(qū)都制定了明確的法規(guī)，熱泵產(chǎn)品只有滿足了諧波電流法規(guī)要求，才能在所在國家和地區(qū)進行銷售，PFC也就是功率因素校正， 則可以有效改善用電設(shè)備的輸入諧波電流并提高其功率因素。

 

根據(jù)用電設(shè)備的輸入相電流大小，可以把用電設(shè)備分為兩大類，適用不同的法規(guī)進行諧波電流的市場準入管理。如圖3，以輸入相電流有效值等于16A為界，當用電設(shè)備的輸入相電流有效值小于或者等于16A時，適用IEC 61000-3-2，對應(yīng)的國標就是GB17625.1，這也是廣大工程師最熟悉的；當用電設(shè)備的輸入相電流有效值大于16A時，則適用IEC61000-3-12。這兩個主要的諧波電流法規(guī)最近有更新 ， 但內(nèi)容主體 基本不變 。 最 新 的 IEC61000-3-2:熱泵的結(jié)構(gòu)以及諧波電流法規(guī)2:2019+A1-2021，將于2024年4月9日起執(zhí)行；國標GB17625.1-2022，將于2024年7月1日起執(zhí)行。

 

對于輸入相電流有效值小于或者等于16A的三相熱泵產(chǎn)品，目前市場上被動式PFC和主動式APFC的方案并存，被動式PFC方案，可以選用25A的PIM模塊，在整流橋之前加入三相交流電抗器，這種方式簡單易操作，當然，缺點也很明顯，為了滿足諧波電流限值的要求，在單個交流電抗器上的壓降可達到輸入相電壓的2%-4%，所以，交流電抗器感值大，效率低，個頭重，不能安裝在PCB板上，只能安裝到機殼內(nèi)壁，然后通過導(dǎo)線連接到PCB板上，導(dǎo)致生產(chǎn)線裝配成本也上去了。

只有提高開關(guān)頻率，才能有效減小磁性器件的體積，所以既能滿足諧波電流法規(guī)，又高效，還能把電感或者電抗器安裝到PCB板上的有源PFC方案就成了最優(yōu)選擇， 當輸入相電流有效值小于等于16A時（模塊方案），三相橋的碳化硅MOSFET功率模塊的APFC方案，均可滿足諧波電流限值和板載PFC電感的要求。

 

對于熱泵應(yīng)用中的輸入諧波電流，被動式PFC的優(yōu)點是簡單易操作，缺點也很明顯，更換輸入電壓或者功率后，電抗器就得重新去試湊匹配；主動式APFC則沒有這個煩惱，主要的難度在于軟件控制算法層面 。 隨著諧波電流法規(guī)的趨嚴以及終端客戶的更高要求 ， 采用三相碳化硅MOSFET功率器件解決方案的主動式APFC是一個必然趨勢。

 

負載例如熱泵系統(tǒng)可以是無功負載，也就是，該負載可具有凈無功分量，該凈無功分量不是運行負載所必須的有功功率的一部分。由供電設(shè)施所提供的功率可以是實際提供的電流和實際提供的電壓的乘積，或伏安。由負載所消耗的測量功率可以是等于有功功率的瓦特計測量值。功率因數(shù)可以通過有功功率除以伏安功率得到。

壓縮機的功率因數(shù)可部分地取決于壓縮機的驅(qū)動系統(tǒng)的類型。例如，由感應(yīng)馬達驅(qū)動的固定速度壓縮機可具有0.95的功率因數(shù)。由變頻器驅(qū)動的可變速壓縮機可具有0.6的功率因數(shù)。功率因數(shù)問題可由功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)解決，該PFC系統(tǒng)可以是被動的或主動的。被動PFC系統(tǒng)的示例可以是用于補償電感負載的電容器組。主動PFC系統(tǒng)的示例可以是改變載荷的無功分量以實現(xiàn)無功負載的更準確的匹配的系統(tǒng)。

壓縮機系統(tǒng)的額定功耗可部分地通過在熱泵系統(tǒng)的低負載條件下以瓦特為單位測量功率來確定。因此，熱泵系統(tǒng)的額定功耗可基于功率因數(shù)校正對從供電設(shè)施獲取的電流影響很小的條件。

 

傾佳電子（Changer Tech）專業(yè)分銷國產(chǎn)車規(guī)級碳化硅(SiC)MOSFET，國產(chǎn)車規(guī)級AEC-Q101碳化硅(SiC)MOSFET，國產(chǎn)車規(guī)級PPAP碳化硅(SiC)MOSFET，基本™全碳化硅MOSFET模塊，Easy封裝全碳化硅MOSFET模塊，62mm封裝全碳化硅MOSFET模塊，F(xiàn)ull SiC Module，SiC MOSFET模塊適用于超級充電樁，V2G充電樁，高壓柔性直流輸電智能電網(wǎng)(HVDC)，空調(diào)熱泵驅(qū)動，機車輔助電源，儲能變流器PCS,光伏逆變器,超高頻逆變焊機，超高頻伺服驅(qū)動器，高速電機變頻器等，光伏逆變器專用直流升壓模塊BOOST Module，儲能PCS變流器ANPC三電平碳化硅MOSFET模塊，光儲碳化硅MOSFET。專業(yè)分銷基本™SiC碳化硅MOSFET模塊及分立器件，全力支持中國電力電子工業(yè)發(fā)展！

 

汽車級全碳化硅功率模塊是基本™（BASiC Semiconductor）為新能源汽車主逆變器應(yīng)用需求而研發(fā)推出的系列MOSFET功率模塊產(chǎn)品，包括Pcore™6‍汽車級HPD模塊、‍Pcore™2‍汽車級DCM模塊、‍Pcore™1‍汽車級TPAK模塊、Pcore™2‍汽車級ED3模塊等，采用銀燒結(jié)技術(shù)等基本™（BASiC Semiconductor）最新的碳化硅 MOSFET 設(shè)計生產(chǎn)工藝，綜合性能達到國際先進水平，通過提升動力系統(tǒng)逆變器的轉(zhuǎn)換效率，進而提高新能源汽車的能源效率和續(xù)航里程。主要產(chǎn)品規(guī)格有：BMS800R12HWC4_B02，BMS600R12HWC4_B01，BMS950R12HWC4_B02，BMS700R12HWC4_B01，BMS800R12HLWC4_B02，BMS600R12HLWC4_B01，BMS950R12HLWC4_B02，BMS700R12HLWC4_B01，BMF800R12FC4，BMF600R12FC4，BMF950R08FC4，BMF700R08FC4，BMZ200R12TC4，BMZ250R08TC4

 

傾佳電子（Changer Tech）專業(yè)分銷基本™（BASiC Semiconductor）碳化硅(SiC)MOSFET專用雙通道碳化硅(SiC)MOSFET專用隔離驅(qū)動芯片BTD25350，原方帶死區(qū)時間設(shè)置，副方帶米勒鉗位功能，為碳化硅功率器件SiC MOSFET驅(qū)動而優(yōu)化。

BTD25350適用于以下碳化硅功率器件應(yīng)用場景：

充電樁中后級LLC用SiC MOSFET 方案

光伏儲能BUCK-BOOST中SiC MOSFET方案

高頻APF，用兩電平的三相全橋SiC MOSFET方案

空調(diào)壓縮機三相全橋SiC MOSFET方案

OBC后級LLC中的SIC MOSFET方案

服務(wù)器交流側(cè)圖騰柱PFC高頻臂GaN或者SiC方案

 

傾佳電子（Changer Tech）專業(yè)分銷的基本™第二代碳化硅SiC MOSFET主要有B2M160120H，B2M160120Z，B2M160120R，B2M080120H,B2M080120Z，B2M080120R，B2M018120H，B2M018120Z，B2M020120Y，B2M065120H，B2M065120Z，B2M065120R，B2M040120H，B2M040120Z，B2M040120R，B2M032120Y，B2M030120Z，B2M030120H，BM030120R，B2M650170H， B2M650170R，B2M009120Y。適用大功率電力電子裝置的SiC MOSFET模塊，半橋SiC MOSFET模塊，ANPC三電平碳化硅MOSFET模塊，T型三電平模塊，MPPT BOOST SiC MOSFET模塊。

B2M032120Y國產(chǎn)替代英飛凌IMZA120R030M1H，安森美NTH4L030N120M3S以及C3M0032120K。

B2M040120Z國產(chǎn)替代英飛凌IMZA120R040M1H，安森美NTH4L040N120M3S，NTH4L040N120SC1以及C3M0040120K，意法SCT040W120G3-4AG。

B2M020120Y國產(chǎn)替代英飛凌IMZA120R020M1H，安森美NTH4L020N120SC1，NTH4L022N120M3S以及C3M0021120K，意法SCT015W120G3-4AG。

B2M065120H國產(chǎn)代替安森美NTHL070N120M3S。

B2M065120Z國產(chǎn)代替英飛凌IMZ120R060M1H，安森美NVH4L070N120M3S，C3M0075120K-A，意法SCT070W120G3-4AG。

B2M160120Z國產(chǎn)代替英飛凌AIMZHN120R160M1T，AIMZH120R160M1T

B2M080120Z國產(chǎn)代替英飛凌AIMZHN120R080M1T，AIMZH120R080M1T

B2M080120R國產(chǎn)代替英飛凌IMBG120R078M2H

B2M040120Z國產(chǎn)替代英飛凌AIMZHN120R040M1T，AIMZH120R040M1T

B2M040120R國產(chǎn)替代英飛凌IMBG120R040M2H

B2M018120R國產(chǎn)替代英飛凌IMBG120R022M2H

B2M018120Z國產(chǎn)替代英飛凌AIMZH120R020M1T，AIMZH120R020M1T

B2M065120Z國產(chǎn)替代英飛凌AIMZHN120R060M1T，AIMZH120R060M1T

 

 

碳化硅 (SiC) MOSFET出色的材料特性使得能夠設(shè)計快速開關(guān)單極型器件，替代升級雙極型 IGBT  （絕緣柵雙極晶體管）開關(guān)。碳化硅 (SiC) MOSFET替代IGBT可以得到更高的效率、更高的開關(guān)頻率、更少的散熱和節(jié)省空間——這些好處反過來也降低了總體系統(tǒng)成本。SiC-MOSFET的Vd-Id特性的導(dǎo)通電阻特性呈線性變化，在低電流時SiC-MOSFET比IGBT具有優(yōu)勢。

與IGBT相比，SiC-MOSFET的開關(guān)損耗可以大幅降低。采用硅 IGBT 的電力電子裝置有時不得不使用三電平拓撲來優(yōu)化效率。當改用碳化硅 (SiC) MOSFET時，可以使用簡單的兩級拓撲。因此所需的功率元件數(shù)量實際上減少了一半。這不僅可以降低成本，還可以減少可能發(fā)生故障的組件數(shù)量。SiC MOSFET 不斷改進，并越來越多地加速替代以 Si IGBT 為主的應(yīng)用。 SiC MOSFET 幾乎可用于目前使用 Si IGBT 的任何需要更高效率和更高工作頻率的應(yīng)用。這些應(yīng)用范圍廣泛，從太陽能和風(fēng)能逆變器和電機驅(qū)動到感應(yīng)加熱系統(tǒng)和高壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。

 

隨著自動化制造、電動汽車、先進建筑系統(tǒng)和智能電器等行業(yè)的發(fā)展，對增強這些機電設(shè)備的控制、效率和功能的需求也在增長。碳化硅 MOSFET (SiC MOSFET) 的突破重新定義了歷史上使用硅 IGBT (Si IGBT) 進行功率逆變的電動機的功能。這項創(chuàng)新擴展了幾乎每個行業(yè)的電機驅(qū)動應(yīng)用的能力。Si IGBT 因其高電流處理能力、快速開關(guān)速度和低成本而歷來用于直流至交流電機驅(qū)動應(yīng)用。最重要的是，Si IGBT 具有高額定電壓、低電壓降、低電導(dǎo)損耗和熱阻抗，使其成為制造系統(tǒng)等高功率電機驅(qū)動應(yīng)用的明顯選擇。然而，Si IGBT 的一個顯著缺點是它們非常容易受到熱失控的影響。當器件溫度不受控制地升高時，就會發(fā)生熱失控，導(dǎo)致器件發(fā)生故障并最終失效。在高電流、電壓和工作條件常見的電機驅(qū)動應(yīng)用中，例如電動汽車或制造業(yè)，熱失控可能是一個重大的設(shè)計風(fēng)險。

 

電力電子轉(zhuǎn)換器提高開關(guān)頻率一直是研發(fā)索所追求的方向，因為相關(guān)組件（特別是磁性元件）可以更小，從而產(chǎn)生小型化優(yōu)勢并節(jié)省成本。然而，所有器件的開關(guān)損耗都與頻率成正比。IGBT 由于“拖尾電流”以及較高的門極電容的充電/放電造成的功率損耗，IGBT 很少在 20KHz 以上運行。SiC MOSFET在更快的開關(guān)速度和更低的功率損耗方面提供了巨大的優(yōu)勢。IGBT 經(jīng)過多年的高度改進，使得實現(xiàn)性能顯著改進變得越來越具有挑戰(zhàn)性。例如，很難降低總體功率損耗，因為在傳統(tǒng)的 IGBT 設(shè)計中，降低傳導(dǎo)損耗通常會導(dǎo)致開關(guān)損耗增加。

 

作為應(yīng)對這一設(shè)計挑戰(zhàn)的解決方案，SiC MOSFET 具有更強的抗熱失控能力。碳化硅 的導(dǎo)熱性更好，可以實現(xiàn)更好的設(shè)備級散熱和穩(wěn)定的工作溫度。SiC MOSFET 更適合較溫暖的環(huán)境條件空間，例如汽車和工業(yè)應(yīng)用。此外，鑒于其導(dǎo)熱性，SiC MOSFET 可以消除對額外冷卻系統(tǒng)的需求，從而有可能減小總體系統(tǒng)尺寸并降低系統(tǒng)成本。

 

由于 SiC MOSFET 的工作開關(guān)頻率比 Si IGBT 高得多，因此它們非常適合需要精確電機控制的應(yīng)用。高開關(guān)頻率在自動化制造中至關(guān)重要，高精度伺服電機用于工具臂控制、精密焊接和精確物體放置。此外，與 Si IGBT 電機驅(qū)動器系統(tǒng)相比，SiC MOSFET 的一個顯著優(yōu)勢是它們能夠嵌入電機組件中，電機控制器和逆變器嵌入與電機相同的外殼內(nèi)。使用SiC MOSFET 作為變頻器或者伺服驅(qū)動功率開關(guān)器件的另一個優(yōu)點是，由于 MOSFET 的線性損耗與負載電流的關(guān)系，它可以在所有功率級別保持效率曲線“平坦”。SiC MOSFET變頻伺服驅(qū)動器的柵極電阻的選擇是為了首先避免使用外部輸出濾波器，以保護電機免受高 dv/dt 的影響（只有電機電纜長度才會衰減 dv/dt）。 SiC MOSFET變頻伺服驅(qū)動器相較于IGBT變頻伺服驅(qū)動器在高開關(guān)頻率下的巨大效率優(yōu)越性.

 

盡管 SiC MOSFET 本身成本較高，但某些應(yīng)用可能會看到整個電機驅(qū)動器系統(tǒng)的價格下降（通過減少布線、無源元件、熱管理等），并且與 Si IGBT 系統(tǒng)相比總體上可能更便宜。這種成本節(jié)省可能需要在兩個應(yīng)用系統(tǒng)之間進行復(fù)雜的設(shè)計和成本研究分析，但可能會提高效率并節(jié)省成本。基于 SiC 的逆變器使電壓高達 800 V 的電氣系統(tǒng)能夠顯著延長電動汽車續(xù)航里程并將充電時間縮短一半。

 

碳化硅 (SiC) MOSFET功率半導(dǎo)體技術(shù)代表了電力電子領(lǐng)域的根本性變革。SiC MOSFET 的價格比 Si MOSFET 或 Si IGBT 貴。然而，在評估碳化硅 (SiC) MOSFET提供的整體電力電子系統(tǒng)價值時，需要考慮整個電力電子系統(tǒng)和節(jié)能潛力。需要仔細考慮以下電力電子系統(tǒng)節(jié)省： 第一降低無源元件成本，無源功率元件的成本在總體BOM成本中占主導(dǎo)地位。提高開關(guān)頻率提供了一種減小這些器件的尺寸和成本的方法。 第二降低散熱要求，使用碳化硅 (SiC) MOSFET可顯著降低散熱器溫度高達 50%，從而縮小散熱器尺寸和/或消除風(fēng)扇，從而降低設(shè)備生命周期內(nèi)的能源成本。 通常的誘惑是在計算價值主張時僅考慮系統(tǒng)的組件和制造成本。在考慮碳化硅 (SiC) MOSFET的在電力電子系統(tǒng)里的價值時，考慮節(jié)能非常重要。在電力電子設(shè)備的整個生命周期內(nèi)節(jié)省能源成本是碳化硅 (SiC) MOSFET價值主張的一個重要部分。