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工业

伺服驱动器

Wolfspeed 碳化硅符合能效标准,并在不降低精度或功率的情况下提高了热性能。

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借助 Wolfspeed 碳化硅设计嵌入式伺服驱动器

借助 Wolfspeed 碳化硅设计伺服驱动器可实现更小型、更高效和更高功率密度的嵌入式伺服驱动器。碳化硅还能克服 IGBT 在热方面所面临的挑战,进一步缩小驱动器的尺寸,延长系统寿命。


借助 Wolfspeed 650 V MOSFET 优化伺服驱动系统

Wolfspeed 650 V 碳化硅 MOSFET 让伺服驱动器设计人员得以优化系统,在缩小尺寸和降低成本的同时实现卓越的能效。

例如,在一个 11 kW、8 kHz的系统中,升级至半无桥图腾柱功率因数校正器 (PFC),并将逆变器中的 IGBT 直接替换为碳化硅 MOSFET,就能带来如下效果

  • 效率提高 2%​
  • 损耗减少 220 W

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,效率进一步提高2.4%。

与高速度、软开关 IGBT 相比,Wolfspeed 650 V MOSFET 的导通损耗大大降低,几乎没有开关损耗,从而显著提高了嵌入式工业电机驱动器的性能。


在温度更高的环境下,通过采用 Wolfspeed 碳化硅,在提升效率的同时减小伺服驱动器尺寸

Wolfspeed 的六管集成 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,从而进一步缩小了无源器件的尺寸。尺寸更小、重量更轻的伺服驱动器在集成伺服电机时减少了工业自动化中常见的复杂性。

即使散热器的尺寸减小了 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 散热器尺寸减小了 77%:0.31 L (1.6°C/W) 对比 1.37 L (0.73°C/W)

上图显示了碳化硅六管集成 WolfPACK 模块与 IGBT 模块在 25 kW 配有 0.8 升散热器的逆变器中的效率对比。随着功率水平的提高,额定 50 A 和 100 A 硅 IGBT 的结温也会升高,导致其失效,而 Wolfspeed 32 A 碳化硅 MOSFET 仍保持稳定运行,并且远低于失效阈值。

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,较大尺寸 Si IGBT 散热器:1.37 L (0.7°C/W),较小尺寸 SiC 散热器 0.8 L (0.99°C/W)

在 16 kHz 开关频率下,额定 100 A 和 50 A 硅 IGBT 分别在超过 10 kW 和 15 kW 时发生热失效,尽管使用的散热器尺寸比 32 A Wolfspeed 碳化硅 MOSFET 大 41%。


采用 SpeedFit™ 进行碳化硅效率仿真

借助 SpeedFit 设计仿真工具进行仿真,可最大限度地提高伺服驱动器的效率,这是为您的设计选择合适器件的第一步。我们的在线仿真工具为评估 Wolfspeed 的碳化硅 MOSFET、二极管和功率模块的多种功率拓扑提供了一个易于使用的界面。现在就开始仿真,在您的伺服驱动器中利用 Wolfspeed 碳化硅的强大功能。

立即仿真

用于伺服驱动器的 Wolfspeed 碳化硅器件

Wolfspeed 产品凝聚数十年的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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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
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

Product SKU
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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

参考设计

参考设计

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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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