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未来几年全球能源需求将大幅增长,与此同时,各国政府也正在制定更加雄心勃勃的减排目标。转向绿色可再生能源是减少排放的重要一步,但全球范围内的采用依赖于使此类系统更高效、更强大、更可靠的能力。

英飞凌的 .XT 技术提供了一种解决方案。这种先进的互连技术可用于从芯片中获取更多功率。凭借我们独特的技术和先进的组件,可以实现更高的功率密度和稳健性,同时延长系统的使用寿命。

.XT 互连技术正在推动向可再生能源的转变。.XT 互连技术为CoolSiC™ MOSFET 分立器件和 IGBT 模块提供解决方案,正在改变风能、光伏、电动汽车充电和工业驱动等应用,为更绿色、更可持续的未来铺平道路。

在电源转换系统中,实现更小的尺寸同时保持热性能往往是相互冲突的挑战,但英飞凌的创新 .XT 技术与CoolSiC™芯片相结合提供了解决方案。

采用分立封装.XT互连技术的CoolSiC™ MOSFET采用了公司开发的独特扩散焊接工艺,可提高半导体的性能、可靠性和寿命,加速节能系统和清洁能源的采用。

.XT 技术消除了标准焊接工艺中常见的限制。英飞凌率先采用扩散焊接工艺,通过封装在芯片和散热器之间建立了非常良好的热连接。与CoolSiC™结合使用,这可以将芯片的结到外壳热阻提高多达 25%,将芯片的散热能力提高多达 30%,或将工作温度降低多达 15 K。 还可以同时实现更高的电流输出和更低的工作温度,这不仅提高了系统的输出电流能力,而且延长了设备的使用寿命。

1200V MOSFET 分立器件
1200V MOSFET 分立器件
1200V MOSFET 分立器件

这些特性在光伏、快速电动汽车充电基础设施、储能系统和电机驱动器等应用中具有关键优势,可以在相同的外形尺寸下提高性能。这些进步进一步增强了基于碳化硅的设计的优化潜力。

在功率模块中,.XT 互连技术专为具有挑战性和寿命要求的应用而设计,例如风力涡轮机变流器或牵引应用和电动卡车中的推进变流器。

模块用XT的特点是改进的引线键合、通过烧结实现的可靠芯片连接以及高可靠性的系统焊接。这些互连的综合改进消除了典型的磨损机制,例如应用中循环负载期间发生的键合线和焊接芯片连接的疲劳。

为了满足应用要求,3.3 kV XHP ™ 3等高压模块现在可以支持高于 5 倍的功率循环稳健性。1.2 kV 和 1.7 kV PrimePACK ™XHP ™ 2 模块等低压模块甚至可以承受高 40 倍的循环负载,即使在比标准连接技术高 25 K 的温度下也是如此。这意味着即使在高达 175°C 的温度下,模块也能支持这些增加的功率循环负载。

由于这种更高的循环能力,.XT 互连技术具有诸多优势。

IGBT PrimePACK3
IGBT PrimePACK3
IGBT PrimePACK3

XHP ™模块符合“Roll2Rail”项目规定的最新牵引行业标准。由于使用寿命要求至少为35年,因此可以避免农村地区长途列车昂贵的维护费用。

风力涡轮机中的 PrimePACK ™模块也是如此,其满足至少 30 年的使用寿命要求。它们能够承受主动循环热负荷,使得陆上或海上风电场的复杂维护变得多余。

由于 .XT PrimePACK ™模块支持 175°C 的工作温度,客户可以选择增加功率或减少组件数量。当选择更多功率时,最多可增加 30%。而且,与标准连接工艺相比,.XT 在提高功率的同时不会影响使用寿命。

另一种选择是减少零件数量并保持功率水平,因为 .XT 技术提供了更高的利用率。电源模块和外围组件的减少导致平均故障间隔时间 (MTBF) 降低。

.XT 互连技术扩大了运行范围,这意味着风电场可以位于低风力地区,并且仍然能够产生绿色能源。最重要的是,当风力涡轮机靠近居民区时,它可以进入静音模式,从而增加可持续能源发电的广泛应用。采用 .XT 技术的 PrimePACK ™或 XHP ™ 2 模块可以在较低的转子速度下运行而不会影响使用寿命,而风力涡轮机运营商每年可以产生更多的能源。

采用.XT互连技术的电源模块也正在改善公共交通。在地铁中,可以调整启停比例以方便乘客。优化启动-驱动-停止操作范围可以让乘客有更多时间登车,并且带有 .XT 的 XHP ™模块可以承受这些循环负载条件而不会影响使用寿命。

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Deutcher创新奖
Deutcher创新奖
Deutcher创新奖

2022 年,英飞凌独特的扩散焊接技术与碳化硅 (SiC) MOSFET 相结合,荣获由埃森哲、巴登-符腾堡州能源部和领先商业出版物《经济周刊》颁发的德国创新奖。该奖项认可了它是德国大型企业中最具创新的解决方案。

  • 风能的历史及其未来挑战
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