Em cenários de aplicação como nova conversão de frequência de energia, controle industrial, armazenamento de energia fotovoltaica, conversão de frequência de pequenos eletrodomésticos e servo acionamento, atualizações de eficiência energética, miniaturização e alta confiabilidade tornaram-se necessidades essenciais na indústria. À medida que a estratégia global de neutralidade carbónica continua a avançar, os países estão a reforçar os padrões de eficiência energética para equipamentos eléctricos. Os requisitos de desempenho dos clientes finais para dispositivos de energia mudaram de "apenas o suficiente" para "ultrapassar o limite" - maior eficiência de conversão, tamanho menor e maior adaptabilidade ambiental estão remodelando a lógica de seleção dos semicondutores de potência. Dos padrões de eficiência energética IEC aos objectivos domésticos de “duplo carbono”, das exigências inteligentes da Indústria 4.0 ao conceito de consumo verde no consumidor final, os dispositivos de energia estão a passar por uma mudança de paradigma de “baseado em silício é suficiente” para “bandgap amplo é uma obrigação”.
O IPM tradicional baseado em silício está gradualmente se aproximando do seu limite de desempenho. As propriedades físicas dos materiais de silício determinam que sua perda em cenários de alta temperatura, alta frequência e alta tensão é difícil de reduzir ainda mais. A degradação da confiabilidade causada pelo aumento da temperatura dos dispositivos também se tornou um problema de longo prazo para os projetistas de sistemas. Especificamente, a corrente de cauda dos IGBTs de silício leva a perdas de desligamento persistentemente altas. A resistência dos MOSFETs de silício aumenta acentuadamente com a temperatura sob alta tensão, e a vida útil do dispositivo diminui exponencialmente em ambientes de alta temperatura. Estas limitações fundamentais dos materiais à base de silício são difíceis de superar apenas através da otimização estrutural e de processos. Enfrentando esse gargalo da indústria, o carboneto de silício (SiC), com suas vantagens naturais como material de amplo bandgap, tornou-se a melhor alternativa e solução de atualização com menores perdas de comutação, maior condutividade térmica e tensão suportável mais forte.
Esta série de produtos atende com precisão às demandas de substituição doméstica de vários cenários, é compatível com os modelos convencionais da indústria e permite a substituição perfeita da solução. Seu objetivo é ajudar os clientes a obter atualizações de carboneto de silício com o menor custo de migração, transformando a tecnologia de carboneto de silício de “opcional de ponta” em “configuração padrão da indústria”.
Redefina os limites de desempenho do IPM
⚡ perda de comutação ↓70%
⚡volume ↓30-50%
⚡ perda de condução ↓50%
⚡ eficiência ↑1-3%
⚡ temperatura de junção 175°C
Perda ultrabaixa leva a um aumento significativo na eficiência energética geral da máquina A largura do bandgap do material de carboneto de silício atinge 3,26eV, aproximadamente três vezes a do silício. A intensidade crítica do campo elétrico de ruptura é dez vezes maior que a do silício. A velocidade de deriva de saturação de elétrons é duas vezes maior que a do silício. Essas propriedades físicas permitem que os MOSFETs de SiC tenham perdas de comutação e perdas de condução extremamente baixas durante o processo de comutação. Em comparação com o problema de corrente residual existente nos IGBTs de silício, os MOSFETs de SiC têm desligamento rápido e sem rejeitos, eliminando fundamentalmente a principal fonte de perda de desligamento. Tomando como exemplo as condições operacionais típicas de conversores de frequência, em comparação com o IPM baseado em silício da mesma especificação, a perda de comutação do NSIC SiC IPM pode ser reduzida em mais de 70%, a perda de condução pode ser reduzida em mais de 50% e a eficiência geral da máquina pode ser aumentada em 1% a 3%. Em cenários de alta potência e operação de longo prazo, isso significa que as empresas podem economizar dezenas de milhares de yuans em despesas de eletricidade a cada ano, e o período de retorno do investimento é significativamente reduzido.
Comparação dos principais parâmetros do SiC versus IPM baseado em silício 
Adaptação de alta frequência, maior miniaturização
Perdas de comutação mais baixas significam que o dispositivo pode operar de forma estável em uma frequência de comutação mais alta. Guogui SiC IPM suporta frequências operacionais mais altas. Sob a mesma potência, os clientes podem reduzir significativamente o volume e o uso de componentes passivos periféricos, como transformadores, indutores e capacitores. Em aplicações típicas, quando a frequência de comutação é aumentada de 10kHz para 40kHz, o volume dos componentes magnéticos pode ser reduzido em mais de 50%. Combinado com a embalagem compacta do próprio SiC IPM, espera-se que o volume geral da máquina seja reduzido em 30% a 50%, abrindo espaço de design para a miniaturização e leveza de produtos terminais. Um tamanho de sistema menor também significa menos consumo de material e menores custos de transporte, e como resultado a pegada de carbono ao longo de todo o ciclo de vida é reduzida. Isto é altamente consistente com a lógica subjacente ao desenvolvimento verde na nova indústria energética.
Confiabilidade em altas temperaturas, sem medo de condições de trabalho adversas
A condutividade térmica do material SiC é três vezes maior que a do silício. Sua matriz nua (SiC Die) tem um potencial de resistência à temperatura de 175°C ou até 200°C, excedendo em muito o limite de 150°C dos dispositivos à base de silício. Isso confere ao módulo Guosi SiC IPM uma margem de segurança de sistema mais ampla. Com sua excelente resistência a altas temperaturas e resistência a avalanches, ele opera de forma mais estável sob condições de trabalho adversas, como alta temperatura, alta umidade e forte vibração, e reduz significativamente os requisitos de dissipação de calor. Isto significa que os clientes podem escolher dissipadores de calor menores ou até mesmo nenhuma solução de dissipação de calor, reduzindo ainda mais o volume e o custo do sistema. Em cenários com grandes flutuações de temperatura, como sistemas fotovoltaicos externos e sistemas de energia integrados, a capacidade de operação estável em ampla faixa de temperatura do SiC IPM pode efetivamente reduzir a perda de energia causada pela redução de capacidade por excesso de temperatura, garantindo que o sistema ainda mantenha a saída nominal sob condições extremas.
Alta integração, design mais conciso
NSIC SiC IPM integra profundamente MOSFETs de potência de carboneto de silício com circuitos de acionamento de porta de alta tensão, diodos de bootloader, proteção contra subtensão (UVLO), detecção de temperatura (VOT) e outras funções em um único pacote. Os clientes não precisam conectar circuitos de driver e circuitos de proteção independentes externamente. A lista técnica periférica é significativamente simplificada, a área de fiação da PCB é bastante reduzida e o ciclo de pesquisa e desenvolvimento é reduzido em mais de 30%. Para clientes com experiência insuficiente em aplicações de carboneto de silício, o recurso "plug and play" do SiC IPM reduz bastante o limite de uso - não há necessidade de compreender profundamente os requisitos especiais dos drivers de porta SiC, nem de lidar com a coordenação de tempo entre drivers e proteção. Basta conectar-se ao sistema como se estivesse usando IPM baseado em silício e você poderá aproveitar os dividendos de desempenho trazidos pelo carboneto de silício.
Substituição sem preocupações, PIN 2 PIN substitui perfeitamente a solução existente baseada em silício 
O SiC IPM do NSIC é compatível com as definições de pinos das embalagens convencionais. Os clientes podem substituir diretamente a solução IPM baseada em silício existente pelo PIN2PIN sem grandes modificações na placa. O layout do PCB e o código do software foram quase completamente modificados. Isto significa que os clientes não precisam solicitar novamente a certificação EMC, reescrever o código do driver ou até mesmo substituir o acessório de soldagem - a atualização do silício para o carboneto de silício é apenas uma substituição do código do material. No contexto da substituição doméstica, o Guogui SiC IPM oferece à indústria um caminho de atualização de baixo risco e alto retorno.
Visão geral da série de produtos
NCE - O primeiro lote de produtos SiC IPM lançado pela NSIC cobre uma plataforma de tensão de 600V, com correntes nominais variando de 7A a 15A. Eles adotam pacotes convencionais da indústria, como PQFN5×6, SOP16W, SOP23, DIP23 e ESOP13, atendendo aos requisitos de aplicação de diferentes segmentos de energia.
Cenários de aplicação
Conversão de frequência industrial e servo drive:
Em conversores de frequência e servo-drives, as características de perda ultrabaixa e alta frequência do SiC IPM podem aumentar significativamente a eficiência do acionamento do motor, reduzir a geração de calor do sistema, diminuir o volume dos dissipadores de calor e facilitar a evolução dos equipamentos industriais em direção à alta eficiência, conservação de energia, compacidade e leveza. Especialmente em sistemas servo multieixos, as características de alta frequência do SiC IPM podem reduzir significativamente as perdas de ferro e cobre do motor, alcançando um controle de torque mais preciso.
Inversor fotovoltaico e conversão de armazenamento de energia:
Sob uma plataforma de tensão de 600 V, o SiC IPM é particularmente adequado para microinversores, sistemas fotovoltaicos domésticos de baixa potência e sistemas de armazenamento de energia. Cada aumento de 0,1% na eficiência significa uma receita considerável de geração de energia. A conversão de alta eficiência e as capacidades de operação estável em alta temperatura do SiC IPM atendem perfeitamente às principais demandas dos sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica para longa vida útil e alta confiabilidade. Enquanto isso, suas características de alta frequência ajudam a reduzir o volume dos dispositivos de filtro e a reduzir os custos do sistema.
Eletrodomésticos de frequência variável e sistemas de gestão térmica montados em veículos:
Aplicações de eletrodomésticos, como compressores de ar condicionado e módulos de conversão de frequência de refrigeradores, buscam tranquilidade e conservação de energia. As características de alta frequência do SiC IPM podem reduzir significativamente o ruído audível do motor, melhorar a relação de eficiência energética e atender facilmente aos novos padrões de eficiência energética de primeiro nível. Além disso, nos cenários de condução de motores auxiliares de bordo, como bombas de água eletrônicas e compressores de ar condicionado eletrônicos em veículos de nova energia, as vantagens de miniaturização e resistência a altas temperaturas do 600V SiC IPM permitem que ele tenha uma saída estável em um ambiente compacto e de compartimento do motor de alta temperatura.
Motores de alta velocidade e novas ferramentas elétricas:
Nos últimos anos, aplicações como dutos de ar de alta velocidade (com velocidades muitas vezes superiores a 100.000 rotações por hora) e cortadores de grama inteligentes com ambientes de trabalho extremamente severos apresentaram requisitos extremos para a resposta de alta frequência e tolerância a altas temperaturas e alta umidade dos módulos IPM. O recurso sem cauda de alta frequência e a geração de calor extremamente baixa do SiC IPM resolvem perfeitamente o sério aumento de temperatura e até mesmo os pontos problemáticos de desgaste causados pela comutação de alta frequência e limitações de dissipação de calor em soluções tradicionais, garantindo a vida útil do equipamento terminal sob condições extremas de trabalho.
Referência rápida de cenários de aplicação e modelos recomendados:
