碳化硅可以实现更高效的热泵与空调,且仅需最少的重新设计
当今,加热与制冷系统每年所消耗的能源,占全球每年能源总产量的 50% 以上。日益严格的能源效率标准,包括美国 的 SEER、欧洲、中东和非洲的 ESEER 和 SCOP 等级,以及中国的 GB21455 标准,都计划降低加热与制冷对于我们的电网以及正在变暖的地球的影响。
从传统硅转变为 Wolfspeed 碳化硅器件,可以提升加热或制冷系统的效率,同时减小总体单位尺寸和降低拥有成本。碳化硅可以提升 SCOP 等级,带来优异的热性能和更低的噪音(> 20 kHz频率)。
缩小尺寸,同时在高温环境下提高效率
Wolfspeed 六管集成 WolfPACK™ 功率模块可实现卓越性能与系统效率。与 25 kW 逆变器系统中的采用 IGBT 解决方案相比,WolfPACK™ 的效率提高了 1.1%,而散热器(0.31 升对比 1.37 升)却缩小了 77%。
相反,WolfPACK 可以在更小散热器的情况下以更高负载运行,从而使设计人员能够设计出尺寸更小型、更轻量的嵌入式驱动系统,所需的散热器也缩小了 77%。即使在较高的 16 kHz 开关频率和相同的散热器条件下,碳化硅仍能保持热稳定性,且性能优于硅 IGBT。此外,由于更高的开关频率,碳化硅与硅基 IGBT 系统相比,可以实现更低的噪音且无需牺牲效率。
即使散热器尺寸减小 77%,SiC MOSFET 的散热性能仍然优于所有 Si IGBT。
25 kW 逆变器,Fsw = 8 kHz,SiC MOSFET 散热器尺寸减小77%:0.31L (1.6°C/W) 对比 1.37 L (0.73°C/W)
上图展示了在 25 kW 逆变器(使用 0.8 L 散热器)中,碳化硅六管集成 WolfPACK™ 模块与 IGBT 模块对比,效率有所提升。随着功率水平的提升,50 A 和 100 A 额定电流 Si IGBT 的结温增加,导致 IGBT 失效,而 Wolfspeed 32 A SiC MOSFET 保持稳定,远低于失效阈值。
碳化硅在更高开关频率下仍然可以实现优异的性能
25 kW 逆变器,Fsw = 16 kHz,较大 Si IGBT 散热器:1.37 L (0.7°C/W),较小 SiC 散热器 0.8 L (0.99°C/W)
在 16kHz 开关频率下,我们看到尽管其使用的散热器尺寸比 32 A Wolfspeed SiC MOSFET 大 41%,但 100 A 和 50 A 额定电流 Si IGBT 分别在超过 10 kW 和 15 kW 时出现热失效。
650 V 碳化硅 MOSFET 带来优异的功率和效率,仅有非常小的再设计需求
Wolfspeed 650 V 碳化硅 MOSFET 和二极管在更小尺寸 11 kW 热泵与空调系统中的采用,比之传统硅 IGBT,带来显著的获益。仅需即插即用 C6D16065D 肖特基二极管,就可以将这个 11 kW 系统的总体系统效率提升 0.5%。
利用无桥图腾柱拓扑重新设计 PFC 并使用碳化硅 MOSFET 升级逆变器后,系统效率可进一步提升 2.4%。
与高速度、软开关 IGBT 相比,Wolfspeed 650 V MOSFET 的导通损耗显著降低,几乎没有开关损耗。
采用 SpeedFit™ 进行碳化硅效率仿真
使用 SpeedFit 设计仿真器进行仿真,可最大限度提高热泵与空调效率,这是为设计选择正确器件的第一步。我们的在线仿真工具界面易于使用,可用于评估 Wolfspeed 的 SiC MOSFET、二极管和功率模块以及多种功率拓扑。立即开始仿真,在您的热泵与空调应用中释放 Wolfspeed 碳化硅的性能。
用于热泵与空调的 Wolfspeed 碳化硅器件
Wolfspeed 产品凝聚多年丰富经验和专精技术,质量与创新的完美结合将帮助您的设计更上一层楼。
分立碳化硅 MOSFET
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分立碳化硅 MOSFET
Product SKU | Buy Online | Request Sample | Data Sheet | CAD Model | Blocking Voltage | RDS(ON) at 25°C | Generation | Current Rating | Gate Charge Total | Output Capacitance | Total Power Dissipation (PTOT) | Maximum Junction Temperature | Package | Qualification |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1200 V | 75 mΩ | Gen 3 | 32 A | 51 nC | 58 pF | 113.6 W | 150 °C | TO-247-4 | Industrial | |||||
1200 V | 75 mΩ | Gen 3 | 30 A | 51 nC | 58 pF | 113.6 W | 150 °C | TO-263-7 | Industrial | |||||
1200 V | 40 mΩ | Gen 3 | 64 A | 61 nC | 94 pF | 272 W | 150 °C | TO-263-7 | Industrial | |||||
650 V | 15 mΩ | Gen 3 | 120 A | 188 nC | 289 pF | 416 W | 175 °C | TO-247-4 | Industrial | |||||
650 V | 45 mΩ | Gen 3 | 47 A | 61 nC | 101 pF | 147 W | 175 °C | TO-263-7 | Industrial | |||||
650 V | 60 mΩ | Gen 3 | 36 A | 46 nC | 80 pF | 136 W | 175 °C | TO-263-7 | Industrial | |||||
1200 V | 32 mΩ | Gen 3 | 68 A | 111 nC | 133 pF | 277 W | 150 °C | TO-263-7 | Industrial |
分立碳化硅肖特基二极管
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分立碳化硅肖特基二极管
Product SKU | Buy Online | Request Sample | Data Sheet | CAD Model | Blocking Voltage | Current Rating | Generation | Forward Voltage(VF(type)) | Maximum Continuous Current (IF) | Total Capacitive Charge (QC (typ)) | Total Power Dissipation (PTOT) | Package | Qualification |
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1200 V | 10 A | Gen 4 | 1.5 V | 10 A | 52 nC per leg | 170 W | TO-252-2 | Industrial | |||||
650 V | 16 A | Gen 3 | 1.5 V | 16 A | 44 nC | 150 W | TO-220-2 | Industrial | |||||
650 V | 16 A | Gen 6 | 1.27 V | 16 A | 29 nC | 100 W | TO-247-3 | Industrial |
碳化硅功率模块
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碳化硅功率模块
Product SKU | Buy Online | Request Sample | Data Sheet | CAD Model | Package | Configuration | Blocking Voltage | Current Rating | RDS(ON) at 25°C | Generation | Maximum Junction Temperature | Module Size | Qualification | View Product |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
FM3 | Six-pack (three-phase) | 1200 V | 30 A | 32 mΩ | Gen 3 MOS | 150 °C | 62.8 mm x 33.8 mm | Industrial |
参考设计
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参考设计
Product SKU | Name | Buy Online | Type | Topology | Power | Discrete/Module | Package | Device SKU(s) | Designed By | View Product |
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CRD-22AD12N | 22 kW Bi-Directional Active Front End (AFE) | AC to DC | Three-Phase, 2-Level | 22kW | Discrete | TO-247-4 | Wolfspeed | |||
CRD25DA12N-FMC | 25 kW FM3 Three-Phase Inverter | DC to AC | Three-Phase, 2-Level | 25kW | Module | FM3 | Wolfspeed |