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Power Supply

先進碳化矽技術,有助簡化半導體設備設計

Apr 20, 2022
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半導體製造和組裝廠遍佈全球,其運行電網電壓多種多樣。為服務於全球市場,針對此類應用銷售專業設備的 OEM 需要在其設備上設置多個輸入電壓選項。正因如此,Astrodyne TDI(ATDI)為其新型 Kodiak 電源平台選擇了 Wolfspeed 碳化矽(SiC)MOSFET。 

Kodiak 平台採用通用封裝形式、適用於 208/230 VAC 和 400/480 VAC 輸入電壓的型號,因此 ATDI 的客戶無需重新設計系統便可在不同地區運行。Wolfspeed SiC MOSFET 採用 TO-263-7 表面貼裝封裝的 650 V 和 1200 V 兩個產品系列,使這種設計通用性得以實現。  

Illustrated image of a SiC MOSFET
ATDI 為其新型 Kodiak 電源平台選擇了 Wolfspeed SiC MOSFET,為銷售具有多個電壓輸入選項的專業設備的 OEM 提供支持。

下一代半導體製造和組裝公司正在尋求不同地點的工廠能夠實現設備通用性,以簡化運行和減少新設備的鑒定時間。這就要求設備採用單一核心設計、但要具有能夠處理不同工廠中不同電網電壓的型號,同時符合當地和國際安全和性能標準。Astrodyne TDI 正與 Wolfspeed 開展合作,利用 SiC 技術來解決 OEM 在為下一代製造/組裝客戶提供支援方面所面臨的此類挑戰。OEM 的解決方案提供的電源系統要能夠在不同電網電壓水準下使用相同控制和功率拓撲。針對所有電壓範圍採用相似設計,讓客戶更輕鬆地集成這些系統,而無需更改設計,也無需對每個具有不同電網電壓的製造廠的不同設備進行鑒定。 

靈活性鑄就強大的可擴展性 

通過利用單一封裝形式和功率拓撲,ATDI 的電源簡化了其客戶的設計和鑒定過程,從而更輕鬆地將電源集成到工藝和測試設備。這還減少了製造/組裝終端客戶的負擔,因為即使在具有不同電網電壓的不同地點的工廠,他們依然可從設備中獲得同樣的性能。 

理想情況下,下一代製造/組裝廠希望在所有地點和工廠的後道工藝和前道工藝中都能獲得單一但靈活的電源平台。現在,利用 650 V 和 1200 V SiC MOSFET 可實現這一點。使用該產品,只需進行少量設計更改,便可實現在 208 VAC 至 480 VAC 輸入電壓範圍內採用一個拓撲來運行。SiC MOSFET 是唯一能夠在 208/230 V 和 400/480 V 電壓水準下實現有源前端和移相全橋拓撲的技術。 

Product photo of the Kodiak power platform
ADTI 基於 SiC 的 Kodiak 電源平台是高功率 DC 系統的理想選擇,尤其適用於工業和國防應用。

通過採用 Wolfspeed SiC 技術,ATDI Kodiak 電源平台可在不同輸入電壓下使用相同功率拓撲 - 只需斷開 SiC 元件、磁性元件和電容,便可在不同電壓水準下運行,同時還能保持同一封裝內的性能相同。此外,Wolfspeed 650 V 和 1200 V 額定電壓元件產品組合非常廣泛,可在每個電壓水準下對設計進行優化。而這種通用性水準是 Si MOSFET 或 GaN 元件無法實現的,因為它們的額定電壓有限,Si IGBT 解決方案也不可行,因為與 SiC 相比,Si IGBT 的開關損耗高得太多。 

提供靈活性但不失真 

除了 ATDI 利用 Wolfspeed SiC 技術實現的單一設計靈活性外,Kodiak 電源平台還解決了下一代製造/組裝廠面臨的其他挑戰。 

對任何製造廠而言,一項關鍵的挑戰是由所有電源和負載引起的電力線失真。這種失真需要被限制在可接受的水準,才能避免出現其他設備問題,並滿足電網要求。Kodiak 電源平台將總諧波失真(THD)保持在 5% 以下,可滿足甚至超過電能品質要求。Kodiak 電源還堅持遵守 SemiF47 和 IEC 61000-4-11 標準,確保在出現電力線波動的情況下穩定運行。 

ADTI 的 1U 高 LiquaBlade™ 功率模塊組件提供三個功率轉換通道,每個通道額定輸出功率為 5.5kW,模塊總功率為 16.5kW。

這種靈活性讓客戶能夠在具有不同輸入電壓的不同工廠和地點中對相似產品進行鑒定並加以利用。開發和鑒定時間顯著減少,實施也更為簡單。通過採用一致的機械封裝形式、功率拓撲和經審查的介面,OEM 節省了設計階段,終端使用者也知道他們會在所有製造廠獲得一致性能。 

雖然低 THD 電源在 230 VAC 應用中較為常見,但其實 ATDI Kodiak 電源非常獨特,原因是即便在 400/480 VAC 電壓水準下,它也能具備低 THD 這一性能,而無需外部濾波。擁有這一性能的方法是,其利用真正的三相功率因數校正拓撲和專有控制技術。保持低 THD,客戶便可不用在系統或工廠級別添加其他濾波器,也不用排除設備之間可能存在的干擾問題。 

設計賦, 能諸多產品 

ATDI 通過採用 Wolfspeed SiC 技術,解決了 OEM 為電網電壓各異的全球市場設計設備時所面臨的關鍵挑戰。包括下一代製造/組裝廠在內的終端客戶可在不同工廠利用通用設備,並實現了使用 SiC 基電源相比於 Si 基電源的價值,可謂大獲裨益。Kodiak 電源平台讓客戶能夠在不同電網電壓水準下採用相同控制和功率拓撲,無論輸入電壓水準如何,均能確保實現高性能。這一適用於所有電壓範圍的通用拓撲,使客戶能夠將 ATDI 的電源集成到各種產品中,而無需更改設計或對不同地點的不同服務設施設備進行鑒定。 

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