雖然世界正朝著逐步電氣化的方向發(fā)展,特別是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,但對(duì)能夠提供高效率、減小尺寸和重量以及所用原材料的高可回收性的新型電池解決方案的需求不斷增長。 雖然電動(dòng)汽車是電池技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力之一,但還有其他應(yīng)用,例如移動(dòng)和消費(fèi)設(shè)備,高產(chǎn)量證明了對(duì)高效和可持續(xù)電池技術(shù)的投資是合理的。
由于汽車、公共汽車、貨運(yùn)卡車和電動(dòng)滑板車的大量涌現(xiàn),電動(dòng)汽車(e-mobility)的發(fā)展越來越多。這也推動(dòng)了電動(dòng)汽車電池和動(dòng)力系統(tǒng)制造技術(shù)的快速發(fā)展,并提供了創(chuàng)新的解決方案。 這些都提高了效率并降低了運(yùn)營成本。逐步過渡到車輛的 48V 電源總線和引入高壓電池需要采用適當(dāng)?shù)臒峁芾砑夹g(shù)。對(duì)最關(guān)鍵部件(如電池和充電系統(tǒng))的溫度進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)和控制可提高車輛的可靠性、增加續(xù)航里程、提高駕駛舒適性并減少充電時(shí)間。
無人機(jī)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,其應(yīng)用范圍廣泛,從業(yè)余愛好領(lǐng)域到商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域,再到最先進(jìn)的軍事應(yīng)用。無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)是能夠遠(yuǎn)程操作,因此可以飛越難以親自到達(dá)的區(qū)域,危險(xiǎn)或不方便。商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用是多方面的:農(nóng)業(yè)、植物和建筑物的監(jiān)控、射擊區(qū)域,甚至是包裹、藥品或必需品的運(yùn)送。無人機(jī)的新的和進(jìn)一步的應(yīng)用很可能在未來幾年被確定,屆時(shí)它們將不再被視為玩具或小工具,而是作為改善我們生活質(zhì)量的寶貴工具。
工業(yè)電源應(yīng)用基于強(qiáng)大的電動(dòng)機(jī),可以在風(fēng)扇、泵、伺服驅(qū)動(dòng)器、壓縮機(jī)、縫紉機(jī)和冰箱中找到。三相電動(dòng)機(jī)是最常見的電動(dòng)機(jī)類型,它由適當(dāng)?shù)幕谀孀兤鞯尿?qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。它可以吸收一個(gè)行業(yè)高達(dá) 60% 的全部電力需求,因此對(duì)于驅(qū)動(dòng)器提供高效率水平至關(guān)重要。
由于具有更好的品質(zhì)因數(shù),氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體提供比硅更高的功率密度,占用的芯片面積更小,因此需要更小尺寸的封裝。假設(shè)器件占用的面積是決定熱性能的主要因素,那么可以合理地假設(shè)較小的功率器件會(huì)導(dǎo)致較高的熱阻。3,4本文將展示芯片級(jí)封裝 (CSP) GaN FET 如何提供至少與硅 MOSFET 相同(如果不優(yōu)于)的熱性能。由于其卓越的電氣性能,GaN FET 的尺寸可以減小,從而在尊重溫度限制的同時(shí)提高功率密度。這種行為將通過 PCB 布局的詳細(xì) 3D 有限元模擬來展示,同時(shí)還提供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以支持分析。
USB PD是一種基于USB-C標(biāo)準(zhǔn)的快充技術(shù)。USB-C PD 可以提供比標(biāo)準(zhǔn)壁式充電器更大的電力,因此它對(duì)于快速將電力恢復(fù)到設(shè)備中特別有用。 Power Integrations 宣布推出 InnoSwitch 4-CZ 系列高頻、零電壓開關(guān)反激式控制器 IC 的擴(kuò)展產(chǎn)品。當(dāng)與 Power Integrations 的 ClampZeroTM 有源鉗位 IC 以及最近推出的 HiperPFS-5 基于氮化鎵的電源可選配時(shí),新 IC 可輕松滿足當(dāng)前高達(dá) 220 W 的適配器和充電器的 USB 供電 (PD) 3.1 規(guī)范。因子校正器(PFC)。
數(shù)字磁傳感器是一種設(shè)備,其中輸出開關(guān)根據(jù)外部磁場(chǎng)的存在在 ON 和 OFF 狀態(tài)之間切換。這種類型的器件基于霍爾效應(yīng)的物理原理,被廣泛用作接近、定位、速度和電流檢測(cè)傳感器。與機(jī)械開關(guān)不同,它們是一種持久的解決方案,因?yàn)樗鼈儧]有機(jī)械磨損,甚至可以在特別惡劣的環(huán)境條件下運(yùn)行。數(shù)字磁傳感器正變得越來越普遍,尤其是在汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域,這要?dú)w功于諸如非接觸式操作、無需維護(hù)、堅(jiān)固耐用以及對(duì)振動(dòng)、灰塵和液體的免疫等特性。
選擇合適的電源轉(zhuǎn)換器僅僅是找到最便宜的部件嗎?事實(shí)證明,電源電壓轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的創(chuàng)新是值得的,并且在市場(chǎng)上得到了回報(bào)——因?yàn)檫@些解決方案帶來了更高質(zhì)量的產(chǎn)品。本文概述了一些成功實(shí)現(xiàn)質(zhì)量?jī)?yōu)于低成本電源轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用示例。 電源轉(zhuǎn)換器幾乎用于所有電氣設(shè)備。多年來,它們已經(jīng)針對(duì)各自的應(yīng)用條件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和調(diào)整。今天的制造商之間有區(qū)別嗎?
正在進(jìn)行重要?jiǎng)?chuàng)新的第二個(gè)領(lǐng)域是電磁兼容性 (EMC)。這是獲得電路批準(zhǔn)的重要先決條件。開關(guān)穩(wěn)壓器總是會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。發(fā)射是通過每個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器中的脈沖電流產(chǎn)生的。它們?nèi)Q于開關(guān)頻率和開關(guān)轉(zhuǎn)換的速度。所用電源中的輻射和傳導(dǎo)發(fā)射也可能引發(fā)電子設(shè)備中其他電路部分的功能問題。因此,減少產(chǎn)生的干擾非常重要。
整個(gè)電力電子行業(yè),包括射頻應(yīng)用和涉及高速信號(hào)的系統(tǒng),都在朝著在越來越小的空間內(nèi)提供越來越復(fù)雜的功能的解決方案發(fā)展。設(shè)計(jì)人員在滿足系統(tǒng)尺寸、重量和功率要求方面面臨越來越苛刻的挑戰(zhàn),其中包括有效的熱管理,從印刷電路板的設(shè)計(jì)開始。
電動(dòng)汽車 (EV) 和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 (HEV) 正在尋找提高功率轉(zhuǎn)換效率的解決方案。 長期以來,大多數(shù)電子功率器件都是基于硅的,硅是一種可以在加工過程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何缺陷的半導(dǎo)體。然而,硅的理論性能現(xiàn)在幾乎已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn),突出了這種材料的一些局限性,包括有限的電壓阻斷能力、有限的傳熱能力、有限的效率和不可忽略的傳導(dǎo)損耗。與硅相比,碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等寬帶隙 (WBG) 半導(dǎo)體具有更出色的性能:更高的效率和開關(guān)頻率、更高的工作溫度和更高的工作電壓。
新型寬帶隙半導(dǎo)體(如碳化硅和氮化鎵)在市場(chǎng)上的擴(kuò)散對(duì)傳統(tǒng)的老化和測(cè)試系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn),因?yàn)槁闫叽缭絹碓叫。⑶医M件可以承受更高的電壓和溫度。
近年來,越來越多的應(yīng)用程序需要不斷增加的功率。例如,在云應(yīng)用中可以找到對(duì)更高功率密度的需求,這導(dǎo)致大型數(shù)據(jù)中心能夠處理大數(shù)據(jù)分析、人工智能和深度學(xué)習(xí)等最現(xiàn)代的應(yīng)用。
碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN)等寬帶隙材料由于其電氣特性已被證明優(yōu)于硅,因此在電力電子應(yīng)用中占據(jù)領(lǐng)先地位。盡管被廣泛接受,但專家們?nèi)栽诓粩鄼z查其真實(shí)性。
在本文中,我們分析了一些碳化硅和氮化鎵 FET器件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)行為。公司正在將精力集中在這些類型的組件上,這些組件允許創(chuàng)建高效轉(zhuǎn)換器和逆變器。