未來的儲能應(yīng)用將需要能夠處理高功率的解決方案。在上一屆PCIM期間，英飛凌科技推出了該公司 1200 V 系列的新型 EasyPACK? 2B 模塊。該模塊采用 3 級有源 NPC (ANPC) 拓撲，并集成了 CoolSiC? MOSFET、TRENCHSTOP? IGBT7 器件和 NTC 溫度傳感器以及 PressFIT 接觸技術(shù)引腳。該電源模塊適用于儲能系統(tǒng) (ESS) 等快速開關(guān)應(yīng)用。該模塊還提高了太陽能系統(tǒng)的額定功率和效率，并支持對 1500 V 直流鏈路太陽能應(yīng)用不斷增長的需求。

英飛凌的 Easy 系列是一種靈活且可擴展的電源模塊解決方案，具有 12 毫米高的無基板封裝組合。英飛凌中低功耗產(chǎn)品營銷經(jīng)理 Jens Mielke 指出，Easy Modules 的靈活引腳網(wǎng)格系統(tǒng)非常適合定制布局和引腳排列?！皯{借其靈活的引腳網(wǎng)格，我們實現(xiàn)了簡單的 PCB 設(shè)計并支持特殊的應(yīng)用要求。非常堅固和可靠的銷鉚釘連接，包括我們的 PressFIT 銷技術(shù)，以及金屬安裝夾確保最高的堅固性，”Mielke 說。

圖 1：采用改進型硅二極管的簡易 2B 封裝（來源：英飛凌）

CoolSiC 技術(shù)

碳化硅 (SiC) 是一種具有同素異形體的硅和碳的化合物。碳化硅的優(yōu)點包括：

帶隙為 3.3 eV，而硅為 1.2 eV；

擊穿場為 2.2 MV/cm，而硅為 0.3 MV/cm；

熱導(dǎo)率為 4.9 W/cm K（硅為1.5 W/cm K）；和

電子漂移速度為 2 107 cm/s，而硅為1 107 cm/s。

由于 SiC 的擊穿場高 10 倍，有源區(qū)可以做得更薄，并且可以結(jié)合更多的自由載流子。結(jié)果，電導(dǎo)率顯著更高。與雙極型 IGBT 相比，碳化硅的材料特性能夠?qū)崿F(xiàn)快速開關(guān)單極型器件的設(shè)計。基于寬帶隙的功率器件（例如 SiC 二極管和晶體管）是電力電子設(shè)計的既定元素。與此同時，MOSFET 已被普遍接受為首選概念?；?SiC 材料的這些優(yōu)勢，SiC MOSFET 正在成為大功率應(yīng)用的有吸引力的開關(guān)晶體管解決方案，例如太陽能逆變器和非車載電動汽車 (EV) 充電器。得益于特殊的溝槽結(jié)構(gòu)，CoolSiC MOSFET 提高了溝道遷移率并提高了柵極氧化層的可靠性。

通過使用最新的 CoolSiC MOSFET 和 TRENCHSTOP IGBT7 技術(shù)以及更高的二極管額定值，Easy 模塊 F3L11MR12W2M1_B74 設(shè)計用于在整個功率因數(shù) (cos φ) 范圍內(nèi)運行。在能量存儲應(yīng)用中，每相單個模塊能夠提供高達 75 kW 的功率水平。對于太陽能應(yīng)用，通過每相并聯(lián)運行兩個模塊可以達到高達 150 kW 的功率水平。

圖 2：Easy CoolSiC? ANPC 模塊支持整個 cos φ 范圍（來源：英飛凌）

憑借其改進的引腳定位，該模塊還確保了短而干凈的換向回路，同時降低了模塊雜散電感。其優(yōu)化布局使 EasyPACK 2B 封裝內(nèi)的 CoolSiC MOSFET 芯片具有出色的熱傳導(dǎo)性。此外，電源模塊支持輕松設(shè)計，為逆變器設(shè)計提供了高度的自由度。

圖 3：新陶瓷材料顯著提高了R thJH以實現(xiàn)更大功率（來源：英飛凌）

在過去幾年中，有源中點鉗位 (ANPC) 拓撲已成為太陽能應(yīng)用中的主要解決方案，因為它在調(diào)制策略（例如脈寬調(diào)制 (PWM)）方面具有更高的靈活性，因此，功率因數(shù)控制和能量流。英飛凌描述了兩種主要方法。在第一種情況下，快速開關(guān)器件靠近輸入端，傳導(dǎo)損耗優(yōu)化器件靠近輸出端。在第二種情況下，靠近輸出端使用快速開關(guān)器件，而對于所有其他開關(guān)，使用傳導(dǎo)損耗優(yōu)化的低靜態(tài)損耗器件。

審核編輯 黃昊宇