Mitsubishi Electric разработала технологию корпусирования преобразователей высокой плотности мощности со встроенными компонентами
Корпорация Mitsubishi Electric объявила о разработке технологии для интеграции силовых устройств, пассивных элементов, датчиков и других встроенных компонентов в одну подложку. Новая технология внедрена в двунаправленном преобразователе постоянного тока (DC/DC) на 100 кВт (длительный режим). Плотность мощности преобразователя составляет 136 кВт/л, что в восемь раз больше, чем у обычных преобразователей. Данная технология должна способствовать уменьшению размеров силового электронного оборудования.
Новая технология корпусирования Mitsubishi Electric позволяет снизить паразитную индуктивность в контуре переключения тока до уровня менее 1/10 от значения для обычных преобразователей. Результатом является быстрое переключение, обеспечивающее коммутацию на высоких рабочих частотах в карбид-кремниевых (SiC) полевых транзисторах с металл-оксид-полупроводниковой структурой (MOSFET). Технология способствует значительному уменьшению размеров пассивных компонентов, таких как реакторы для сглаживания тока и конденсаторы, которые занимают много места в преобразователях постоянного тока.
Одним из основных компонентов, влияющих на размеры силовых преобразователей, используемых в силовом электронном оборудовании, являются дроссели. Новая технология Mitsubishi Electric снижает паразитную индуктивность контура переключения тока. Это приводит к повышению рабочей частоты и сокращению размеров дросселей для получения более высокой плотности мощности.
Силовые преобразователи, выполненные по обычной технологии, имеют высокую паразитную индуктивность контура переключения тока, поскольку сборка состоит из токонесущих проводников и пассивных компонентов, расположенных вне корпуса силового модуля. Переключение с высокой скоростью при большой паразитной индуктивности вызывает значительные осцилляции напряжения. Это может вывести силовые модули из строя и повысить уровень электромагнитных помех. Чтобы избежать подобных проблем, скорость переключения целенаправленно ограничивается. Однако низкоскоростное переключение неэффективно из-за высоких потерь в расчете на одну операцию коммутации. Кроме того, ограничение высокой рабочей частоты препятствует уменьшению размеров дросселей в силовых преобразователях.
Новая технология Mitsubishi Electric позволяет встраивать компоненты в одну и ту же подложку, в итоге паразитная индуктивность контура переключения тока снижается до уровней менее 1 нГн. В результате может быть получен силовой преобразователь, в котором реализована такая востребованная и присущая карбид-кремниевым устройствам характеристика, как высокая скорость переключения. Благодаря способности преобразователя работать на высокой частоте уменьшение размеров пассивных компонентов может составить до 80%.