Blog Perusahaan Tentang Suplai Perangkat Daya Mitsubishi SiC: SiC DIPIPM, Modul Daya SiC, SiC-MOSFET

Suplai Perangkat Daya Mitsubishi SiC: SiC DIPIPM, Modul Daya SiC, SiC-MOSFET

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.,sebagai distributor komponen elektronik profesional, memanfaatkan pengalaman industri selama bertahun-tahun dan rantai pasokan yang stabil untuk menyediakan solusi komponen elektronik untuk pasar, termasuk chip 5G, IC energi baru, IC IoT, IC Bluetooth, IC jaringan kendaraan, IC kelas otomotif, IC komunikasi, IC kecerdasan buatan, IC memori, IC sensor, IC mikrokontroler, IC transceiver, IC Ethernet, chip WiFi, modul komunikasi nirkabel, konektor, dan produk lainnya. Perusahaan selalu berpegang pada prinsip ‘melayani pelanggan dan menguntungkan pelanggan,’ menyediakan pelanggan dengan komponen elektronik berkualitas tinggi dan beragam.

Seri perangkat daya Mitsubishi SiC mencakup seluruh lini produk dari perangkat diskrit hingga modul pintar, terutama terdiri dari tiga kategori utama:

SiC DIPIPM (Dual In-Line Package Intelligent Power Module): Solusi ringkas yang mengintegrasikan rangkaian penggerak dan fungsi perlindungan

Modul daya SiC: Termasuk semua modul SiC dan modul SiC hibrida, cocok untuk aplikasi daya menengah hingga tinggi

SiC-MOSFET: Bentuk perangkat diskrit, menawarkan fleksibilitas desain dan keunggulan kinerja frekuensi tinggi

Produk-produk ini memanfaatkan sifat fisik unik dari material SiC, seperti kekuatan medan tembus tinggi, konduktivitas termal tinggi, dan kecepatan hanyut saturasi elektron tinggi, untuk menunjukkan keunggulan signifikan di bidang-bidang seperti pembangkit listrik energi baru, penggerak kendaraan listrik, penggerak frekuensi variabel industri, dan jaringan pintar. Dibandingkan dengan perangkat berbasis silikon tradisional, perangkat daya Mitsubishi SiC dapat mengurangi konsumsi energi sistem hingga lebih dari 30%, secara signifikan meningkatkan kepadatan daya, sekaligus mengurangi ukuran dan berat sistem.

Fitur Modul Daya Cerdas Mitsubishi SiC DIPIPM

Mitsubishi SiC DIPIPM mewakili arah pengembangan teknologi modul daya pintar yang mutakhir. Modul-modul ini mengintegrasikan SiC MOSFET atau SiC SBD (Schottky barrier diodes) dengan rangkaian penggerak dan fungsi perlindungan ke dalam paket dual in-line yang ringkas, memberikan solusi plug-and-play, efisiensi tinggi kepada perancang sistem. Dibandingkan dengan IPM (Intelligent Power Modules) tradisional, SiC DIPIPM sepenuhnya memanfaatkan keunggulan kinerja material silikon karbida sambil mempertahankan manfaat kemudahan desain dan keandalan tinggi, menjadikannya sangat cocok untuk aplikasi dengan batasan ruang tetapi persyaratan kinerja yang ketat.

Fitur Teknis SiC DIPIPM

Modul SiC DIPIPM Mitsubishi menggabungkan beberapa teknologi inovatif, dengan fitur-fitur utama termasuk:

Desain efisiensi tinggi: Memanfaatkan SiC MOSFET sebagai perangkat switching, SiC DIPIPM secara signifikan mengurangi resistansi-on dan kerugian switching dibandingkan dengan IGBT berbasis silikon tradisional. Data uji menunjukkan bahwa di bawah kondisi pengoperasian yang identik, total kerugian SiC DIPIPM dapat dikurangi lebih dari 40% dibandingkan dengan IPM berbasis silikon, menghasilkan peningkatan efisiensi sistem secara keseluruhan sebesar 2–5 poin persentase.

Kemampuan pengoperasian frekuensi tinggi: Karakteristik material SiC memungkinkan DIPIPM beroperasi pada frekuensi switching yang lebih tinggi (hingga 100 kHz atau lebih tinggi) tanpa menimbulkan kerugian switching yang berlebihan seperti perangkat silikon. Fitur ini memungkinkan sistem aplikasi menggunakan komponen pasif yang lebih kecil (seperti induktor dan kapasitor), sehingga mengurangi ukuran dan berat sistem.

Fungsi perlindungan terintegrasi: Modul ini menggabungkan beberapa rangkaian perlindungan, termasuk under-voltage lockout (UVLO), overcurrent protection (OCP), over-temperature protection (OTP), dan short-circuit protection (SCP). Fungsi perlindungan ini diimplementasikan melalui IC kontrol khusus, dengan waktu respons secepat mikrodetik, secara efektif mencegah perangkat daya rusak karena kondisi abnormal.

Manajemen termal yang disederhanakan: Karena kemampuan pengoperasian suhu tinggi dari perangkat SiC (suhu sambungan maksimum hingga 200°C) dan kerugian yang rendah, DIPIPM memiliki persyaratan yang relatif longgar untuk sistem pembuangan panas. Dalam banyak aplikasi, heat sink aluminium sederhana atau bahkan pembuangan panas foil tembaga PCB dapat memenuhi persyaratan, secara signifikan mengurangi kompleksitas dan biaya desain termal sistem.

Pengemasan ringkas: Mengadopsi faktor bentuk DIP (dual in-line package) standar industri, dengan jarak dan pengaturan pin yang dioptimalkan, memfasilitasi desain tata letak PCB. Ukuran paket tipikal hanya sepertiga hingga setengah dari IPM tradisional, menjadikannya sangat cocok untuk aplikasi tertanam yang dibatasi ruang.

Perbandingan dan analisis modul daya semua-SiC dan modul daya SiC hibrida Mitsubishi

Sebagai pemimpin di bidang semikonduktor daya, Mitsubishi Electric menawarkan dua seri produk utama: modul daya SiC dan modul daya SiC hibrida, yang melayani persyaratan kinerja dan biaya yang seimbang dari berbagai skenario aplikasi. Meskipun kedua jenis modul ini memiliki nama yang sama, mereka menunjukkan perbedaan signifikan dalam arsitektur teknis, karakteristik kinerja, dan penempatan aplikasi. Pemahaman yang menyeluruh tentang perbedaan ini sangat penting bagi para insinyur untuk membuat pilihan yang tepat dan mengoptimalkan desain sistem.

Keunggulan Teknis Modul Daya Semua-SiC

Modul daya semua-SiC Mitsubishi diproduksi menggunakan material silikon karbida murni, dengan semua perangkat switching dan dioda dalam modul berbasis semikonduktor SiC, terutama termasuk SiC MOSFET dan SiC SBD (Schottky barrier diodes). Arsitektur ‘semua-SiC’ ini menawarkan banyak keunggulan kinerja:

Kerugian switching yang sangat rendah: SiC MOSFET memiliki kecepatan switching yang sangat cepat, dengan kerugian energi selama proses turn-on dan turn-off hanya 1/5 hingga 1/10 dari IGBT silikon. Karakteristik ini membuat modul semua-SiC sangat cocok untuk aplikasi switching frekuensi tinggi, seperti tahap boost DC-DC pada inverter surya.

Kemampuan pengoperasian suhu tinggi: Karakteristik celah pita lebar dari material SiC (3,26 eV) memungkinkannya beroperasi secara andal pada suhu sambungan 200°C atau lebih tinggi, sedangkan perangkat silikon tradisional biasanya dibatasi pada suhu di bawah 150°C. Fitur ini menyederhanakan desain sistem pembuangan panas dan meningkatkan kepadatan daya.

Tegangan blokir tinggi: Modul daya tegangan tinggi HV-SiC Mitsubishi dapat mencapai tegangan blokir melebihi 10kV, menjadikannya sangat cocok untuk aplikasi tegangan tinggi seperti jaringan pintar, transmisi arus searah tegangan tinggi (HVDC), dan penggerak industri skala besar.

Manfaat tingkat sistem: Data aplikasi aktual menunjukkan bahwa sistem yang menggunakan modul semua-SiC dapat mengurangi konsumsi energi hingga lebih dari 30% dibandingkan dengan solusi IGBT berbasis silikon tradisional, sekaligus secara signifikan mengurangi ukuran dan berat sistem. Misalnya, di stasiun pengisian kendaraan listrik, modul semua-SiC dapat meningkatkan efisiensi pengisian daya sebesar 2-3% sambil mengurangi ukuran unit daya sebesar 40%.

Keseimbangan efektivitas biaya dari modul daya SiC hibrida

Modul daya SiC hibrida mengadopsi pendekatan teknologi kompromi, menggabungkan dioda penghalang Schottky SiC (SBD) dengan IGBT berbasis silikon dalam modul yang sama. Desain ini mencapai keseimbangan yang baik antara peningkatan kinerja dan pengendalian biaya:

Peningkatan kinerja dioda: Dioda freewheeling dalam modul menggunakan SiC SBD, sepenuhnya menghilangkan masalah pemulihan balik yang melekat pada dioda silikon dan mengurangi kerugian pemulihan balik hingga lebih dari 80%. Peningkatan ini secara signifikan mengurangi kebisingan dan kerugian switching selama turn-off dioda.

Keunggulan biaya: Dengan mempertahankan IGBT berbasis silikon sebagai perangkat switching, biaya modul SiC hibrida 30-50% lebih rendah daripada solusi semua-SiC, menjadikannya lebih mudah diakses untuk aplikasi yang sensitif terhadap harga.

Kompatibilitas dengan desain yang ada: Persyaratan penggerak untuk modul SiC hibrida pada dasarnya sama dengan IGBT standar, memungkinkan para insinyur untuk meningkatkan kinerja sistem tanpa secara signifikan memodifikasi rangkaian penggerak yang ada, sehingga mengurangi kompleksitas migrasi desain.

Modul daya SiC hibrida Mitsubishi sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan keandalan tinggi dan peningkatan kinerja secara bertahap, seperti penggerak motor industri, pembangkit listrik tenaga angin, dan transportasi kereta api.

Karakteristik perangkat diskrit SiC-MOSFET Mitsubishi

Perangkat diskrit SiC-MOSFET Mitsubishi menawarkan fleksibilitas dan opsi kustomisasi yang lebih besar untuk desain sistem elektronika daya. Tidak seperti modul daya SiC terintegrasi, SiC-MOSFET diskrit memungkinkan para insinyur untuk secara bebas memilih struktur topologi, konfigurasi tata letak, dan solusi manajemen termal, menjadikannya sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan konfigurasi khusus atau yang sangat sensitif terhadap biaya.

Parameter Kinerja Inti dan Keunggulan

Perangkat diskrit SiC-MOSFET Mitsubishi menunjukkan beberapa metrik kinerja terobosan, membuka kemungkinan baru untuk desain elektronika daya:

Resistansi-on rendah: Berkat karakteristik medan listrik tembus kritis tinggi dari material SiC, SiC-MOSFET Mitsubishi mencapai resistansi-on (Rds(on)) yang lebih rendah daripada MOSFET berbasis silikon pada peringkat tegangan yang sama. Misalnya, perangkat dengan peringkat tegangan 1200V dapat mencapai resistansi-on serendah 40mΩ atau di bawahnya, secara signifikan mengurangi kerugian konduksi.

Kecepatan switching yang sangat cepat: Waktu switching SiC-MOSFET biasanya dalam rentang puluhan nanodetik, yang satu orde besaran lebih cepat daripada IGBT silikon. Karakteristik ini tidak hanya mengurangi kerugian switching tetapi juga memungkinkan sistem untuk beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi, sehingga mengurangi ukuran komponen pasif.

Karakteristik dioda tubuh yang sangat baik: Tidak seperti MOSFET silikon, dioda tubuh SiC-MOSFET memiliki penurunan tegangan maju yang lebih rendah dan hampir tidak ada muatan pemulihan balik, memungkinkan penghapusan dioda freewheeling eksternal dalam aplikasi tertentu dan menyederhanakan desain rangkaian.

Stabilitas suhu tinggi: SiC-MOSFET Mitsubishi menunjukkan perubahan minimal dalam transkonduktansi (gfs) dan tegangan ambang (Vth) pada suhu tinggi, memastikan karakteristik switching yang stabil di seluruh rentang suhu pengoperasian.