Modules d'alimentation en carbure de silicium

Les modules de puissance en carbure de silicium (SiC) offrent de nouvelles solutions révolutionnaires pour les applications de puissance, avec une plus grande efficacité du système en termes de taille, de poids et de facteur de forme. Leurs températures de fonctionnement plus élevées, leurs fréquences de commutation plus rapides et leur magnétisme plus petit réduisent considérablement les coûts des systèmes.

Vincotech relève ce défi grâce à une technologie avancée de fixation de la matrice pour atténuer les propriétés mécaniques du SiC qui diminuent sa capacité de cyclage de puissance par rapport aux dispositifs en silicium standard.

ACEPACK DRIVE

L'ACEPACK DRIVE est un module de puissance en carbure de silicium (SiC) haute performance conçu pour augmenter les performances et l'autonomie des véhicules électriques. Équipés de MOSFET et de diodes en SiC avec des tensions nominales allant jusqu'à 1 200 V et d'une thermistance NTC intégrée qui surveille la consommation de courant du moteur, ces modules sont disponibles en six packs et en topologies convertisseur + onduleur + frein (CIB) utilisant la technologie de substrat actif brasé (AMB) pour une efficacité thermique et une résistance mécanique optimales, ainsi que des options de montage telles que le soudage ou le montage sur barre omnibus vissée pour répondre à différentes exigences de montage.

Le module utilise les MOSFET de puissance SiC de troisième génération de ST, qui présentent le meilleur facteur de mérite et les meilleures pertes de commutation de leur catégorie, ce qui permet d'obtenir des conceptions plus compactes avec une occupation de l'espace et un poids réduits, tout en augmentant le rendement et en prolongeant la durée de vie du bloc-batterie. Les modules ACEPACK DRIVE peuvent également être utilisés dans les onduleurs de traction des véhicules hybrides et électriques pour prolonger la distance de conduite en économisant les cycles de recharge.

Les véhicules électriques hybrides doivent trouver un équilibre entre l'efficacité énergétique et l'espace limité des batteries. Les modules ACEPACK DRIVE se caractérisent par une grande souplesse de configuration, ce qui permet de les adapter facilement à différents étages de conversion de puissance et à des applications telles que les entraînements de moteurs industriels, les systèmes de panneaux solaires et les outils de soudage.

Par rapport aux solutions IGBT conventionnelles, l'ACEPACK DRIVE permet d'économiser plus de 7% en pertes de système tout en augmentant l'efficacité de 30%. En outre, ses modules se caractérisent par une perte de dispositif par étage de puissance inférieure à celle de leurs homologues conventionnels, tout en fonctionnant cinq degrés plus froid sous charge par rapport aux IGBT conventionnels - sans parler de la gestion des températures de fonctionnement plus élevées associées aux véhicules électriques sans perte de performance.

Les modules de puissance SiC de STMicroelectronics destinés aux onduleurs de traction des véhicules électriques comprennent également des connexions à broches pressées pour assurer un contact électrique et thermique fiable entre les dispositifs et les cartes de circuits imprimés, avec des températures maximales atteignant une capacité de résistance de 175 degrés Celsius. Ils sont dotés de réseaux d'ailettes pour une dissipation efficace de la chaleur.

CSL

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LM

Le silicium a longtemps été considéré comme le matériau de choix pour les semi-conducteurs de puissance. Si le silicium peut exceller dans les applications de faible puissance, sa large bande interdite fait du carbure de silicium un matériau mieux équipé pour supporter des températures, des fréquences et des tensions plus élevées avec des pertes réduites et une efficacité accrue, ce qui est particulièrement précieux dans les processus de conversion de l'énergie qui génèrent de la chaleur.

L'efficacité énergétique est synonyme de réduction des coûts et de l'impact sur l'environnement, et les modules d'alimentation siC aident les utilisateurs à atteindre cet objectif en réduisant la consommation d'énergie. Leur conception haute performance améliore également la fiabilité, tandis que leur conductivité thermique supérieure réduit les besoins en composants de refroidissement, ce qui permet d'économiser de l'argent et des ressources sur les coûts d'utilisation de l'électricité.

L'une des principales utilisations du carbure de silicium concerne les systèmes de conversion d'énergie. Ces systèmes convertissent le courant continu des batteries en courant alternatif utilisable par les moteurs. Ils doivent répondre à plusieurs critères, notamment un rendement élevé, une grande robustesse et un flux d'énergie bidirectionnel. Les modules en carbure de silicium répondent à ces exigences tout en respectant les normes internes et externes, y compris les réglementations gouvernementales.

La stabilité thermique du carbure de silicium le rend également idéal pour les environnements difficiles, ce qui permet de nouvelles conceptions qui fonctionnent sans composants de refroidissement coûteux et qui rendent les convertisseurs de puissance plus rentables pour une utilisation dans l'aérospatiale, l'équipement d'essai industriel et les applications de recharge de véhicules électriques. Cette technologie permet également de concevoir des convertisseurs de puissance plus économes en énergie, adaptés aux applications aérospatiales et aux services de recharge de véhicules électriques.

Des modules de puissance en carbure de silicium dotés de technologies de pointe en matière d'emballage et d'électronique de puissance sont désormais disponibles, conçus pour des applications exigeantes. Ils se distinguent par une température de jonction continue de 175 degrés Celsius, une excellente stabilité et durée de vie de l'oxyde de grille, une robustesse contre les avalanches de commutation inductive non bridée (commutation par avalanche), une capacité étendue contre les courts-circuits, ainsi qu'un faible décalage RDS(on) sur l'ensemble de leur plage de température de fonctionnement.

Ces modules se caractérisent par une commutation à grande vitesse et une faible inductance parasite afin de minimiser la taille des composants magnétiques, ce qui permet de réduire le poids et le volume du système et donc de réaliser des économies significatives sur les coûts de lancement dans l'espace. En outre, ces conceptions modulaires augmentent la flexibilité tout en réduisant les coûts et les délais d'ingénierie.