Daw'r grym ar gyfer datblygu cynhyrchion a thechnolegau newydd ym maes electroneg pŵer o'r galw' s cynyddol am ddwysedd pŵer uwch, mwy o integreiddio system, garwder, a dibynadwyedd uwch. Ar yr un pryd, mae'r farchnad yn mynnu am gynhyrchion cost isel, rhyngwynebau safonol, scalability hyblyg a modiwlaidd. Yn ystod yr ychydig flynyddoedd diwethaf, mae ffocws y maes electroneg pŵer wedi canolbwyntio'n bennaf ar ymchwilio, datblygu ac uwchraddio cylchedau integredig pŵer uchel newydd sydd wedi'u lleoli mewn marchnadoedd targed penodol. Arweiniodd hyn nid yn unig at gynhyrchu modiwlau IGBT safonol, ond hefyd rhai mathau arbennig o fodiwlau sydd wedi'u optimeiddio i ddiwallu anghenion penodol cwsmeriaid. Mae'r modiwlau cyfres colled isel wedi'u optimeiddio ar gyfer lleihau'r cwymp foltedd ar y wladwriaeth. Fodd bynnag, oherwydd ei golled newid uchel iawn, dim ond mewn cymwysiadau ag amleddau newid is y mae'n ystyrlon defnyddio'r math hwn o fodiwl. Gan gyfateb i hyn, mae'r diwydiant hefyd wedi datblygu modiwlau cyflym iawn a ddefnyddir ym maes amleddau newid uchel. Oherwydd cerrynt y gynffon fach, mae'r modiwlau IGBT hyn yn ddelfrydol ar gyfer trawsnewidwyr newid soniarus. Yn ogystal, mae gan y genhedlaeth newydd o fodiwlau integredig pŵer ddwysedd ac effeithlonrwydd pŵer uwch heb newid cyfaint y modiwl. IGBTs ffos newydd ac IGBTs dyrnu meddal yw canolbwynt ymchwil a datblygu yn y dyfodol i'r cyfeiriad hwn, a thrwy hynny gynyddu ymhellach yr ystod o opsiynau modiwl sydd ar gael. Mae dwysedd cyfredol y modiwl sy'n cynnwys y genhedlaeth ddiweddaraf o IGBTs ffos a deuodau rhydd-reoli rheolaeth cludwr echelinol yn cyrraedd 200A / cm2 (Ffigur 1). Mae dwysedd cerrynt mor uchel yn gwneud maint y pecyn presennol yn fwy effeithlon, hynny yw, bydd yr ardal sglodion sy'n ofynnol gan y lefel gyfredol bresennol yn gostwng yn raddol. Er enghraifft, ym 1999, SEMAKRON' s cerrynt modiwl hanner pont 1200V mwyaf oedd 400A, ond heddiw gall yr un pecyn ddarparu 600A cyfredol. Oherwydd gwelliant parhaus dwysedd pŵer, mae gweithgynhyrchwyr a defnyddwyr modiwlau pŵer yn aml yn wynebu heriau newydd.
Ffigur 1 Datblygiad y dwysedd cyfredol
Am gyfnod o amser, nid yw cyfaint y trawsnewidwyr pŵer bellach yn dibynnu ar faint modiwlau lled-ddargludyddion pŵer, ond ar gydrannau goddefol fel cynwysorau, anwythyddion a hidlwyr. Mae'r ffenomen hon yn arbennig o wir ar gyfer gyriannau pŵer isel, sydd i'w gweld o adroddiad ymchwil o (1) ECPE (Canolfan Ewropeaidd Electroneg Pwer). Ar gyfer gyriannau modern o dan 2.2kW, mae'r pecyn modiwl lled-ddargludyddion pŵer yn cyfrif am 6% yn unig o gyfaint y ddyfais gyfan, sy'n cyfateb yn fras i'r cyfaint y mae'r derfynell gebl yn ei feddiannu. Mae'r banc cynhwysydd cyswllt DC yn cyfrif am tua 12% o'r cyfaint, sef dau o'r dyfeisiau pŵer. Y gydran sy'n cymryd y gofod mwyaf yw'r bwrdd cylched rheoli (tua 23% o'r cyfaint), oherwydd ei fod yn cynnwys nid yn unig y cylchedau gyrru a rheoli, ond hefyd yr uned cyflenwi pŵer a hidlwyr EMI (Ffigur 2). Mae tuedd o'r fath hefyd yn ymestyn i systemau trosi pŵer uchel. Mae dyfeisiau electronig pŵer yn dod yn llai ac yn llai, ond mae cyfaint y cydrannau goddefol, y ceblau a'r prif derfynellau cylched yn ddigyfnewid yn y bôn.
Ffigur 2 Cymhariaeth o wahanol gydrannau / cyfrolau ar yriant modern 2.2kW
Y dyddiau hyn, nid yw maint dyfeisiau pŵer bellach yn dibynnu ar yr ardal lle mae sglodion lled-ddargludyddion yn byw, ond ar y prif derfynellau cylched. Felly, mae'n afrealistig i bobl ddisgwyl lleihau nifer y modiwlau electronig pŵer er mwyn lleihau costau a chyflawni'r un radd â lleihau maint sglodion. Ar ben hynny, ym mhresenoldeb dirgryniad, bydd trawsdoriadau cebl mawr a bariau bysiau DC yn achosi straen cymharol fawr i'r modiwl, a gall y ffactorau hyn hyd yn oed gael effaith negyddol ar ddibynadwyedd y cydrannau cysylltu. Felly, mae cydrannau lleddfu straen a chydrannau atgyfnerthu mecanyddol ychwanegol ar gyfer cysylltiadau cylched DC hefyd yn chwarae rhan bwysig wrth ddylunio trawsnewidyddion pŵer. Mae'r dwysedd pŵer cynyddol mewn modiwlau lled-ddargludyddion yn achosi mwy a mwy o broblemau afradu gwres i ddefnyddwyr. Pan fydd y pŵer yn aros yr un fath, mae cyfaint y modiwl yn dod yn llai ac yn llai, ac mae gwerth colli pŵer y modiwl pŵer cyfaint uned yn cynyddu'n raddol, sy'n cyflwyno gofynion uwch ar y rheiddiadur. Mewn system oeri aer dan orfod, oherwydd dibynadwyedd, fel rheol mae'n annhebygol o ddefnyddio pŵer uchaf y modiwl, oherwydd nid ydym yn argymell defnyddwyr i gynyddu tymheredd y rheiddiadur. Felly, er mwyn gwneud y defnydd gorau o'r rheiddiadur, mae angen gwasgaru'r ffynhonnell wres er mwyn osgoi mannau poeth. Trwy lansio'r modiwl SEMiX®, mae SEMIKRON wedi cynnig meincnod newydd sy'n defnyddio modiwl hanner pont sengl yn lle modiwl pecyn chwe thiwb integredig mewn cydrannau pŵer. Pan ddefnyddir oeri aer gorfodol, gellir gosod modiwlau ar gyfnodau. Oherwydd yr effaith dargludiad thermol cyfatebol, mae tymheredd swbstrad y modiwl yn llawer is, a all gynyddu'r pŵer allbwn. Mae Ffigur 3 yn dangos effaith gadarnhaol trosglwyddo gwres. Yn yr enghraifft hon, os yw'r modiwlau wedi'u gosod ar y sinc gwres ar gyfnodau, mae tymheredd uchaf y sinc gwres yn cael ei ostwng o 96 ° C i 91 ° C. Wrth gwrs, gellir disodli'r modiwl hanner pont hefyd gan fodiwl pecyn chwe thiwb integredig. Yn yr achos hwn, os defnyddir oeri dŵr, gellir cyflawni datrysiad cryno â dwysedd pŵer uwch.
Am beth amser, mae rhai pobl wedi canolbwyntio eu hymchwil ar ddatblygu technolegau mowntio a chysylltu newydd i addasu i'r defnydd o sglodion newydd gyda dwysedd cyfredol cynyddol. Hyd yn hyn, nid oes yr un dechnoleg wedi bod yn gwbl lwyddiannus oherwydd cyfyngiadau dibynadwyedd a hyblygrwydd. Yn ogystal, mae datblygu technolegau cysylltiad newydd hefyd yn cael ei yrru gan fwy o integreiddio (cylchedau gyrru a chydrannau goddefol) a thechnoleg afradu gwres dwy ochr ar gyfer sglodion modiwl. Oherwydd y defnydd o fyrddau cylched aml-haen, dyfeisiau metelaidd, pecynnau sodro a hyd yn oed byrddau cylched crwm (2) gwnaed cynnydd mawr mewn technoleg cysylltu. Dim ond mater o amser yw defnyddio'r technolegau hynod integredig hyn mewn modiwlau electronig pŵer masnachol. Datblygu platfformau cynnyrch Yn ychwanegol at yr heriau technegol a grybwyllwyd uchod, mae llwyfannau cynnyrch yn y maes electroneg pŵer hefyd yn chwarae rhan gynyddol bwysig. Mae'r datblygiad platfform cynnyrch, fel y'i gelwir yma, yn cyfeirio at ddatblygu modiwlau sylfaenol, sy'n blatfformau ar gyfer datblygu neu ddylunio gwahanol gyfresi cynnyrch. Er enghraifft, pan welwn yr un cydrannau injan car a siasi ar wahanol fodelau ceir gan yr un gwneuthurwr, gellir dweud mai'r diwydiant modurol yw rhagflaenydd y dyfynbris&hwn; platfform cynnyrch" cysyniad. Mae ein cwsmeriaid hefyd yn gweithredu'r un strategaeth wrth ddatblygu a chynhyrchu trawsnewidyddion, ond y broblem yw nad yw eu gweithgareddau datblygu wedi derbyn cefnogaeth ddigonol gan wneuthurwyr lled-ddargludyddion. Yn y modiwlau lled-ddargludyddion a werthir ar y farchnad ar hyn o bryd, mae gormod o anghysondebau mewn gwahanol fodelau a thechnolegau cysylltiad. Y canlyniad yw ei bod yn anodd i gwsmeriaid gynhyrchu cyfresi trawsnewidydd amrywiol gyda pherfformiad cyson yn seiliedig ar gydrannau a modiwlau safonol. Oherwydd lansiad platfform cynnyrch SEMiX®, mae SEMIKRON wedi ymrwymo i ddarparu datrysiad ar gyfer modiwlau yn yr ystod 15-150kW. Mae Ffigur 4 yn dangos cysyniad platfform cynnyrch SEMiX®. Yn seiliedig ar y modiwl sylfaenol, gellir cynhyrchu gwahanol fersiynau modiwl ar gyfer gwahanol ystodau pŵer, topolegau, lefelau integreiddio, a gwahanol ffurflenni pecynnu, er mwyn diwallu anghenion defnyddwyr penodol mewn modd amserol.
Ar gyfer gwahanol lefelau cyfredol a strwythurau topolegol, mae gan y modiwl sylfaenol ei hun bedwar math gwahanol o becynnu modiwl. Fodd bynnag, mae'r pedwar pecyn hyn yn seiliedig ar yr un platfform cydran mewnol, sy'n golygu bod y rhyngwyneb rhwng y cyswllt DC a'r gylched yrru yn gyson ar draws yr ystod pŵer gyfan. Mae lansiad SEMiX yn caniatáu inni stocio ar y modiwl cynnyrch safonol cyn-gynhyrchu hwn, fel y gellir cynhyrchu a darparu cynhyrchion wedi'u haddasu yn gyflym. Ar gyfer dylunwyr trawsnewidyddion, mae hyn yn golygu bod mesur pŵer a swyddogaethau cydrannau'r modiwl yn symlach, a gall hefyd leihau cymhlethdod y broses ddatblygu a'r amser mae'n ei gymryd. Ar y sail hon, i gwrdd â thopoleg wedi'i haddasu y cwsmer' s a gwireddu estyniad parhaus cyfres cynnyrch y cwsmer' s. Y galw pellach yn y farchnad yw'r cysylltiad optimaidd o berifferolion modiwl pŵer. Mae'n cynnwys prif derfynellau cylched byr ac addasadwy a chysylltiad cylched integredig y gyriant. Am y tro cyntaf, gosododd y platfform SEMiX y gylched yrru yn uniongyrchol ar y modiwl pŵer, a wnaeth y llwybr cysylltu yn fyr iawn. Casgliad Oherwydd y dechnoleg sglodion wych, mae dwysedd cyfredol lled-ddargludyddion pŵer modern wedi cynyddu tua 50% o'i gymharu â lled-ddargludyddion pŵer yr ychydig flynyddoedd diwethaf. Mae'r datblygiad hwn yn codi'r gofynion ar gyfer integreiddio cydrannau a thechnoleg cysylltu yn uniongyrchol mewn modiwlau lled-ddargludyddion pŵer, yn ogystal â'r gofynion ar gyfer afradu gwres dyfeisiau. Ar gyfer systemau oeri aer gorfodol, mae amrywiol ffactorau cyfyngu nad ydynt yn ffafriol i leihau costau wedi'u goresgyn. Gan ystyried dangosyddion technegol fel y colled dargludiad ymlaen gorau posibl ac amlder newid uchel, mae gan lawer o dechnolegau sglodion presennol fanteision sy'n cyfateb i gymwysiadau penodol. Gyda lansiad cyfres modiwlau newydd SEMIX' s, gall SEMIKRON ddarparu ystod eang o gynhyrchion modiwlaidd a all wireddu atebion penodol i gwsmeriaid. Bydd cyfres cynnyrch SEMIX yn cael ei hychwanegu a'i hehangu'n barhaus yn ystod yr ychydig flynyddoedd nesaf.