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DC/DC Converter

專為隔離式 DC/DC 轉換器所設計的全新 WolfPACK™ 全橋模組

May 07, 2023
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隔離式 DC/DC 轉換器為許多電源轉換應用的關鍵組件,例如:EV 充電器、工業電源供應器、儲能系統、電網基礎建設、焊接/感應加熱等。也有許多不同類型的拓撲,可用於打造隔離式 DC/DC 轉換器;然而,針對大於 10 kW 的應用而言,其通常僅限於雙主動橋、相移全橋、LLC、CLLC 以及其他的諧振拓撲。這些轉換器在初級側使用全橋主動元件,並在次級側使用二極體整流器 (單向功率配置) 或另一個全橋主動元件 (雙向功率配置)。下圖展示了這些拓撲如何共享通用結構,但在高頻變壓器階段卻有所不同。

Circuit diagram of a generic isolated DC-DC Architecture
圖 1. 在初級和次級側上具有全橋的通用隔離式 DC-DC 結構

大於 10 kW 的電源系統可運用功率模組所賦予的多項優勢。這些優勢包括高導熱性、內建散熱器隔離、優化 PCB 佈局、功率可擴展性、簡化系統設計,並降低製造複雜性。這將直接轉化為改良後的性能,同時也減少了上市時間和製造成本。

Wolfspeed 提供範圍自 5 至 100 kW 的各項功率模組產品。下圖則說明了 Wolfspeed 的各項功率模組如何適應功率頻譜。

Infographic map showing the power spectrum of Isolated DC-DC Converters
圖 2.  Wolfspeed 的功率模組產品組合-為正確的功率等級挑選正確的模組

針對高功率應用,雙半橋模組可一起使用來形成全橋,進而在單一模組佔位面積中實現比全橋擁有更高的電流。這種做法的優勢為可擴充性,即便在一個產品系列中,電流和功率也能根據應用需求進行調整。利用多個半橋模組來構成全橋架構的主要缺點為增加了系統體積。而Wolfspeed WolfPACK 系列中全新推出的專用全橋模組,目前提供了功率密度極高的全橋解決方案,此解決方案還能輕鬆地和 WolfPACK 系列中的其他產品一起擴充至更高的功率等級。

主動全橋式隔離式 DC/DC 轉換器的優勢在於,可在一個相當簡單和密集的解決方案中實現一切。輸入和輸出僅需單一的全橋模組,即可將半橋解決方案所需的模組數量大幅減半。然而,平台中仍存在功率可擴充性的問題。全新的 CBB021M12FM3 和 CBB032M12FM3 為 21 mΩ 和 32 mΩ 全橋模組。這些模組具備 39 A (CBB032M12FM3) 和 50 A (CBB012M12FM3) 的電流能力,相當適合 15 至 35 kW 範圍內的 DC/DC 轉換器。此功率等級正是基於以積木式方法建構可擴充功率系統的「甜蜜點」,因為在該功率等級上可選擇更多的其他系統組件,例如:電感器、變壓器、感測器等。

Wolfspeed WolfPACK 無底板碳化矽 (SiC) 功率模組

Product image of the Wolfspeed Wolfpack Power Module in the FM3 package.
圖 3. FM 引腳中的 Wolfspeed WolfPACK™ 全橋模組

為了支援設計過程,Wolfspeed 和多家柵極驅動器合作夥伴攜手展開合作。從簡易且具有成本效益到功能豐富的可配置設計,柵極驅動器設計可用於各種不同的設計目標。柵極驅動器也被設計為可與專為全新全橋模組量身打造的評估板一起使用的隨插即用產品。

Wolfspeed KIT-CRD-CIL12N-FMB 動態評估板

Wolfspeed's KIT-CRD-CIL12NFMB evaluation Board
圖 4. Wolfspeed KIT-CRD-CIL12N-FMB 動態評估板專為快速評估 Wolfspeed WolfPACK 全橋模組而設計。

動態評估套件 ( KIT-CRD-CIL12N-FMB ) 旨在讓人快速評估模組的動態性能。其包括了 DC-Link 電容器、高頻電流分流器、探測點,且可與合作夥伴的柵極驅動器隨插即用。

您是否有興趣了解這些全新的全橋模組,以及 Wolfspeed 現有的模組產品組合能如何滿足您的需求嗎?歡迎造訪我們的產品頁面,以便了解更多詳情,以及SpeedFit™ 模擬設計PLECS 模型、應用說明、參考設計評估套件等主要的支援項目。

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