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碳化矽MOSFET助陣 工業傳動能源效率大勝以往

文‧Carmelo Parisi/Antonino Raciti/Angelo Sciacca 發布日期:2019/08/15 關鍵字:Inverter碳化矽MOSFETSiCST電動馬達

由於電動馬達占了工業大部分的耗電量,工業傳動的能源效率成為一大關鍵挑戰。因此,半導體製造商必須花費大量的心神,來強化轉換器階段所使用功率元件之效能。本文將會描述無論就能源效率、散熱片尺寸或是節省成本方面來看,工業傳動不用矽基(Si)絕緣柵雙極電晶體(IGBT)而改用碳化矽(SiC)MOSFET有哪些優點。

目前工業傳動通常採用一般所熟知的矽基IGBT逆變器(Inverter),但最近開發的碳化矽MOSFET元件,為這個領域另外開闢出全新的可能性,不但每單位面積的導通電阻非常之低,切換效能絕佳,而且跟傳統的矽基續流二極體(FWD)相比,內接二極體關閉時的反向恢復能量仍在可忽略範圍內。考量到幫浦、風扇和伺服驅動等工業傳動都必須持續運轉,利用碳化矽MOSFET便有可能提升能源效率,並大幅降低能耗。本文將以意法半導體(ST)旗下的碳化矽MOSFET產品為例,比較1200 V碳化矽MOSFET和Si IGBT的主要特色,兩者皆採ACEPACK封裝(表1),同時利用ST的PowerStudio軟體,將雙脈波測試的實驗數據和統計測量結果套用在模擬當中,模擬20kW的工業傳動,並評估每個解決方案每年所耗電力,還有冷卻系統的要求。

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