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工業

伺服驅動器

Wolfspeed 碳化矽滿足效率標準並提高熱性能,而無需犧牲精度或功率。

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使用 Wolfspeed 碳化矽設計嵌入式伺服驅動器

使用 Wolfspeed 碳化矽設計伺服驅動器可實現更小、更有效率且功率密集的伺服驅動器。 碳化矽還可以克服困擾 IGBT 的熱挑戰,進一步縮小驅動器的尺寸並延長系統壽命。


使用 Wolfspeed 650 V MOSFET 優化伺服驅動系統

Wolfspeed 650 V 碳化矽 MOSFET 讓伺服驅動器設計人員能夠優化系統,以縮小尺寸並降低成本,實現最高效率。 例如,在 11 kW、8 kHz 系統中升級至半無橋圖騰柱 PFC 並以插入式碳化矽 MOSFET 取代變頻器中的 IGBT 後,可得到: 

  • 效率提高 2%​
  • 損耗減少 220 W

使用無橋圖騰柱拓撲重新設計 PFC 並使用碳化矽 MOSFET 升級逆變器,將效率進一步提高至 2.4%。

與高速軟開關 IGBT 相比,Wolfspeed 650 V MOSFET 的傳導損耗大大降低,並且幾乎沒有開關損耗,從而顯著提高了嵌入式工業馬達驅動器的性能。


利用 Wolfspeed 碳化矽縮小伺服驅動器尺寸,同時提高高溫下的效率

Wolfspeed 的六開關 WolfPACK™ 功率模組可實現卓越的效能和系統效率。 與 25 kW 逆變器系統中最佳的 IGBT 解決方案相比,WolfPACK™ 的效率提高了 1.1%,散熱器縮小了 77%(0.31 L vs 1.37 L)。

相反,WolfPACK 可以使用更小的散熱器在更高的負載下運行,從而使設計人員能夠設計更小、更輕的嵌入式驅動系統,並且縮小多達 77% 的散熱器。 即使在相同散熱器的情況下,開關頻率高達 16 kHz,碳化矽仍能保持熱穩定性,且性能優於矽 IGBT,從而進一步縮小被動元件的尺寸。 更小、更輕的伺服驅動器在整合工業自動化中常見的伺服馬達時會導致更少的複雜性。

即使散熱器小了 77%,SiC MOSFET 仍然比所有 Si IGBT 更低溫

25 kW 變頻器,Fsw = 8 kHz,減少 77% SiC MOSFET 散熱器:0.31L (1.6°C/W) 對比 1.37 L (0.73°C/W)

上圖表明,在具有 0.8 L 散熱器的 25 kW 逆變器中,碳化矽六開關 WolfPACK 模組與 IGBT 模組相比,效率有所提高。 隨著功率等級的增加,50 A 和 100 A 額定矽 IGBT 的接面溫度增加,導致它們失效,而 Wolfspeed 32 A 碳化矽 MOSFET 保持穩定並遠低於失效閾值。

即使在更高的開關頻率下,SiC 也能實現卓越的性能

25 kW 逆變器,Fsw = 16 kHz,較大的 Si IGBT 散熱器:1.37 L (0.7°C/W),較小的 SiC 散熱器 0.8 L (0.99°C/W)25 kW 逆變器,Fsw = 16 kHz,較大的 Si IGBT 散熱器:1.37 L (0.7°C/W),較小的 SiC 散熱器 0.8 L (0.99°C/W)

在 16kHz 開關頻率下,儘管使用的散熱器尺寸比 32 A Wolfspeed 碳化矽 MOSFET 大 41%,但額定值 100 A 和 50 A 的矽 IGBT 會分別在超過 10 kW 和 15 kW 時出現熱故障。


使用 SpeedFitTM 模擬碳化矽效率

使用 SpeedFit 設計模擬器進行模擬時,可最大限度地提高伺服驅動器效率,這是為您的設計選擇正確裝置的第一步。 我們的線上模擬工具提供了一個易於使用的介面,用於評估 Wolfspeed 的碳化矽 MOSFET、二極體和功率模組(多種功率拓撲)。 立即開始模擬並在您的伺服驅動器中利用 Wolfspeed 碳化矽的強大功能。

立即模擬

用於伺服驅動器的 Wolfspeed 碳化矽組件

Wolfspeed 的產品擁有多年經驗和專業知識的巔峰,品質與創新相結合,有助於推動您的設計。

分離式碳化矽MOSFET

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分離式碳化矽MOSFET

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分離式碳化矽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

分離式碳化矽肖特基二極管

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分離式碳化矽肖特基二極管

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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

碳化矽功率模塊

碳化矽功率模塊

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碳化矽功率模塊

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

參考設計

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參考設計

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Topology
Power
Discrete/Module
Package
Device SKU(s)
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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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在低壓馬達驅動器中使用 Wolfspeed 碳化矽 (SiC) 設計的優點 

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