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菱角碎碎念——小身材也有大能量

发布日期:2020-04-20 来源:三菱电机作者:网络
 
  3月25日,三菱电机发布了一项新技术,并将该技术应用在100kW(连续工作)双向DC-DC变换器上,从而实现了世界上最高功率密度等级*的变换器—136kW/L,是传统变换器功率密度的8倍多。

 

*基于三菱电机2020.3.25的调查


 

 

是的,今天小菱角要给大家带来的,是一项新鲜出炉的三菱电机黑科技。为了帮助大家理解,我们先来举个“栗”子!以我们最最熟悉的智能手机为例。



对于兼具“钱包、交通卡、导航仪”等多种功能的智能手机来说,有电是头等大事。充电宝的出现,让“被手机控制”的人们获得了极大便捷。为了日常携带更加方便,小型化的体积如今也成为众多生产厂家的必争之地。
而实现小型化的一个关键点,就是达到较高的功率密度。

 

 
不止在手机充电,在其他应用(如电动汽车充电桩)上,高功率密度的技术也发挥着极为重要的作用。
3月25日,三菱电机株式会社发布了一项新型器件嵌入式集成技术,将功率半导体,无源器件,传感器和其他内部器件集成在同一基板上。三菱电机将该技术应用在100kW(连续工作)双向DC-DC变换器上,从而实现了世界上最高功率密度等级*的变换器—136kW /L,是传统变换器功率密度的8倍多。
*基于三菱电机2020.3.25的调查


 

在传统功率变换器技术中,由于功率开关电流回路是由壳内的绑定线和壳外的无源器件构成,所以它的寄生电感较大(如图1红线所示)。较大的寄生电感在高速开关的情况下会造成明显的电压振荡(如图2红色波形所示),这可能会损坏功率器件,并增加电磁噪声。为了避免这些问题,必须刻意限制功率器件的开关速度,但是低速开关又会导致开关损耗增大(如图3所示)。除此以外,对开关频率的限制也妨碍了电感的小型化。


 

新技术通过减少功率开关电流回路(如图4红线)的寄生电感至1nH(传统变换器的1/10)以下,使功率器件能够在更高的开关频率下工作,充分展现SiC功率器件的英雄本色(如图5)。因器件可以运行在高频开关状态下(如图6),相应的无源器件体积可以大致减少80%,从而更好地提升功率密度。

相信在未来,通过使用多功能的元器件,该技术可以使得高集成化程度的变换器焕发出更多“超能量”!
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