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工业

低电压电机驱动

Wolfspeed 碳化硅符合效率标准,同时可实现更小型、更轻量、更高效的工业低电压电机驱动。

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Wolfspeed 碳化硅可实现嵌入式电机驱动

包括工业低电压驱动在内的电机占全球工业用电的 50% 以上。工业低电压电机驱动传统上采用电机和驱动器单独外壳设计,并采用长电缆连接,这导致电机可靠性不佳,或因需要加入输出滤波器而增加成本,这会导致功率浪费并降低了整体系统效率。

如今,碳化硅正在推动向嵌入式电机驱动转变。在嵌入式电机驱动中,驱动和电机整合为一个单元,尺寸更小。将电机和驱动器整合可降低 20-40% 的整体系统成本,驱动效率可提升 2.6%,因此电机制造商可以达到 IE3 和 IE4 效率标准。


利用 Wolfspeed 650 V MOSFET 达到 IE4 效率标准

通过采用 Wolfspeed 的 650 V MOSFET 达到 IE4 效率标准。例如,在 11 kW、8 kHz 系统中升级到半无桥图腾柱 PFC,并将逆变器中的 IGBT 替换为即插即用 SiC MOSFET 可实现:

  • 效率提升 2%​
  • 损耗降低 220 W​
  • 符合 IE4 效率标准。

使用无桥图腾柱拓扑重新设计 PFC,并将逆变器升级为采用 SiC MOSFET,能够在符合 IE4 标准的同时,效率甚至可提升 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,能够显著提升嵌入式工业电机驱动的性能。


在温度更高的环境下,通过采用 WolfPACK™,在提升效率的同时减小电机驱动器尺寸

六管集成 Wolfspeed WolfPACK™ 功率模块可带来卓越的性能和系统效率。与25 kW 逆变器系统中采用 IGBT 解决方案相比,WolfPACK™ 的效率提升 1.1%,散热器的尺寸却减小 77%(从 1.37 L 减小为 0.31 L)。

相反,WolfPACK 能够在使用更小散热器的条件下以更高负载运行,因此设计人员能够设计出更小型、更轻量的嵌入式驱动系统,而散热器尺寸减小达 77%。即使在较高的 16 kHz 开关频率下,即使采用相同的散热器,碳化硅仍能保持热稳定,性能优于 Si IGBT。 

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。


采用 SpeedFit™ 进行碳化硅效率仿真

使用 SpeedFit 设计仿真器进行仿真,可最大限度提高工业低电压电机驱动效率,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,在您的工业电机驱动应用中释放 Wolfspeed 碳化硅的性能。

立即仿真

用于工业低电压电机驱动的 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

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分立碳化硅 MOSFET

Product SKU
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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
Recommended For New Design?
Qualification
C3M0032120J1
1200 V
32 mΩ
Gen 3
68 A
111 nC
133 pF
277 W
150 °C
TO-263-7
Yes
Industrial
650 V
60 mΩ
Gen 3
36 A
46 nC
80 pF
136 W
175 °C
TO-263-7
Yes
Industrial
650 V
45 mΩ
Gen 3
47 A
61 nC
101 pF
147 W
175 °C
TO-263-7
Yes
Industrial
650 V
15 mΩ
Gen 3
120 A
188 nC
289 pF
416 W
175 °C
TO-247-4
Yes
Industrial
1200 V
40 mΩ
Gen 3
64 A
61 nC
94 pF
272 W
150 °C
TO-263-7
Yes
Industrial
1200 V
75 mΩ
Gen 3
30 A
51 nC
58 pF
113.6 W
150 °C
TO-263-7
Yes
Industrial
1200 V
75 mΩ
Gen 3
32 A
51 nC
58 pF
113.6 W
150 °C
TO-247-4
Yes
Industrial

分立碳化硅肖特基二极管

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

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Blocking Voltage
Current Rating
Generation
Forward Voltage(VF(type))
Maximum Continuous Current (IF)
Total Capacitive Charge (QC (typ))
Total Power Dissipation (PTOT)
Package
Qualification
Recommended For New Design?
650 V
16 A
Gen 6
1.27 V
16 A
29 nC
100 W
TO-247-3
Industrial
Yes
650 V
16 A
Gen 3
1.5 V
16 A
44 nC
150 W
TO-220-2
Industrial
Yes
1200 V
10 A
Gen 4
1.5 V
10 A
52 nC per leg
170 W
TO-252-2
Industrial
Yes

碳化硅功率模块

碳化硅功率模块

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碳化硅功率模块 - Filter By

碳化硅功率模块

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Data Sheet
CAD Model
Package
Configuration
Blocking Voltage
Current Rating
RDS(ON) at 25°C
Generation
Maximum Junction Temperature
Module Size
Recommended For New Design?
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
Yes
Industrial

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参考设计

Product SKU
Name
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Type
Topology
Power
Discrete/Module
Package
Device SKU(s)
Designed By
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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
New
25 kW FM3 Three-Phase Inverter
DC to AC
Three-Phase, 2-Level
25kW
Module
FM3
Wolfspeed

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