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重新應(yīng)用 BJT:在光伏逆變器中運(yùn)用新型SiC BJT 可實(shí)現(xiàn)更低的系統(tǒng)成本

作者: 時(shí)間:2013-05-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/175250.htm

減小濾波器的尺寸

在更高的開關(guān)頻率下運(yùn)行,可降低無源元件的成本。 為了進(jìn)一步提高密度,我們著眼于改善濾波器電感的方法。 在評(píng)估了各種核心材料的能力后,我們選擇了一種使用 Vitroperm 500 F(一種薄夾層式納米晶體材料)制成的新型磁芯材料。 該材料產(chǎn)生的損耗低,且在高頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)良好。 此外也可在高飽和磁通值下運(yùn)行,這意味著該材料比類似的鐵氧體磁芯(圖 2 右側(cè))要小得多。 使用 Virtoperm 磁芯構(gòu)成的濾波電感器,約為參照系統(tǒng)的四分之一大小。

圖 2 顯示了在最大電流紋波(40%)下對(duì)于不同材料將電感器尺寸作為開關(guān)頻率函數(shù)的因素。 在此,我們假設(shè)電感量近似為電感值,而這又取決于峰值磁通密度和開關(guān)頻率。 在達(dá)到指定的臨界點(diǎn)(在 100mW/cm 時(shí)定義的特定損耗3)后,需要降低峰值磁通量以避免過熱,從而在該點(diǎn)之外運(yùn)行將不會(huì)導(dǎo)致其大小顯著減小。 頻率一定時(shí),Vitroperm500F 可在所有材料中實(shí)現(xiàn)最佳性能。


圖 2. 用作頻率函數(shù)的不同芯材的電感器大小,以及與 Vitroperm 和鐵氧體磁芯的大小比較

圖 3 顯示了測(cè)得的效率級(jí),包括采用兩階段解決方案的驅(qū)動(dòng)損耗。 根據(jù)計(jì)算得出的損耗分布如下圖曲線所示。 該系統(tǒng)可以在沒有達(dá)到臨界溫度或飽和度的情況下達(dá)到高電流負(fù)載。 該兩階段驅(qū)動(dòng)解決方案會(huì)將驅(qū)動(dòng)損耗降低至輸入的 0.02% 左右。 整體損耗更低使得所需的散熱片尺寸減小,且更高的開關(guān)頻率允許使用更小的過濾器元件。 所有這些特性最終有助于降低系統(tǒng)成本。


圖 3. 48 kHz 時(shí)的效率和驅(qū)動(dòng)損耗,以及原型圖

結(jié)論

碳化硅賦予 BJT 新的生命。 與基于硅的前代產(chǎn)品不同,碳化硅 BJT 可實(shí)現(xiàn)低傳導(dǎo)損耗、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)度,并且可在更廣泛的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。 在電路中使用兩個(gè)電源電壓,可降低驅(qū)動(dòng)損耗,實(shí)現(xiàn)良好效率。 更高的開關(guān)頻率允許使用更小的電感器,從而在系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)顯著的成本節(jié)約。 高壓應(yīng)用(如)將受益于高密度、更低系統(tǒng)成本和簡(jiǎn)易的設(shè)計(jì),因此 SiC BJT 成為極具吸引力的替代產(chǎn)品。


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評(píng)論


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