Морате бити пријављени да
-
moreX
-
Компоненте
-
-
Category
-
Полупроводници
- диоде
- Тиристори
-
Електро изоловани модули
- Електро изоловани модули | ВИСХАИ (ИР)
- Електро изоловани модули | ИНФИНЕОН (ЕУПЕЦ)
- Електро изоловани модули | Семикрон
- Електро изоловани модули | ПОВЕРЕКС
- Електро изоловани модули | ИКСИС
- Електро изоловани модули | ПОСЕИЦО
- Електро изоловани модули | АББ
- Електро изоловани модули | ТЕЦХСЕМ
- Go to the subcategory
- Мостовни исправљачи
-
Транзистори
- Транзистори | GeneSiC
- SiC MOSFET модули | Mitsubishi
- SiC MOSFET модули | STARPOWER
- АББ СиЦ МОСФЕТ модули
- IGBT модули | MITSUBISHI
- Транзисторски модули | MITSUBISHI
- MOSFET модули | MITSUBISHI
- Транзисторски модули | ABB
- ИГБТ модули | POWEREX
- ИГБТ модули | ИНФИНЕОН (ЕУПЕЦ)
- Silicijum-karbidni poluprovodnički elementi
- Go to the subcategory
- Гате Дриверс
- Блокови напајања
- Go to the subcategory
-
Električni pretvarači
-
Тренутни претварачи | ЛЕМ
- Претварач струје са затвореном повратном кругом (Ц / Л)
- Претварач струје са отвореном повратном кругом (О / Л)
- Претварач струје напајан униполарним напоном
- Претварачи у Ета технологији
- Претварачи струје високе тачности серије ЛФ кк10
- Претварачи струје ЛХ серије
- ХОИС и ХОИЛ - намењени за уградњу директно на проводничку шину
- Тренутни претварачи у СМД технологији из серија ГО-СМЕ и ГО-СМС
- АУТОМОТИВНИ претварачи струје
- Go to the subcategory
- Pretvarači napona
- Прецизни претварачи струје | LEM
- Go to the subcategory
-
Тренутни претварачи | ЛЕМ
-
Пасивне компоненте (кондензатори, отпорници, осигурачи, филтери)
- Otpornici
-
Osigurači
- Minijaturni osigurači za elektronske sisteme serije ABC i AGC
- Cilindrični brzi osigurači
- Osigurači sa odloženim delovanjem GL/GG i AM karakteristika
- Ultra-brzi osigurači
- Brzi osigurači sa britanskim i američkim standardom
- Brzi osigurači sa evropskim standardom
- Vučni osigurači
- Visokonaponski osigurači
- Go to the subcategory
-
Kondenzatori
- Motorni kondenzatori
- Elektrolitski kondenzatori
- Kondenzatori - snubberi
- Energetski kondenzatori
- Kondenzatori za DC kola
- kondenzatori za kompenzaciju snage
- Visokonaponski kondenzatori
- Kondenzatori za indukciono grejanje
- Impulsni kondenzatori
- ДЦ ЛИНК кондензатори
- Кондензатори за АЦ/ДЦ кола
- Go to the subcategory
- EMI filtri
- Superkondenzatori
- Заштита од пренапона
- Go to the subcategory
-
Releji i kontaktori
- Теорија релеја и склопника
- Trofazni poluprovodnički releji
- Трофазни полупроводнички релеји наизменичне струје
- Регулатори, команде и додаци
- Sistemi za meki sart i reverziblni kontaktori
- Elektromehanički releji
- Kontaktori
- Rotacioni prekidači
-
Једнофазни полупроводнички релеји наизменичне струје
- Једнофазни релеји наизменичне струје, 1 серија | Д2425 | Д2450
- Jednofazni poluvodički izmjenični releji CWA i CWD serije
- Jednofazni poluvodički izmjenični releji CMRA i CMRD serije
- Jednofazni poluvodički izmjenični releji - serija PS
- Двоструки и четвороструки полупроводнички релеји наизменичне струје, серије Д24 Д, ТД24 К, Х12Д48 Д.
- Jednofazni poluvodički releji - gn serije
- Jednofazni kružni releji Ckr serije
- Jednofazni AC poluvodički releji za DIN sabirnice - ERDA I ERAA serija
- 150A AC jednofazni releji
- Čvrsti releji s ugrađenim hladnjakom na šini - ENDA, ERDA1 / ERAA1 series
- Go to the subcategory
- Monofazni poluprovodnički releji za štampane ploče
- Интерфејс релеји
- Go to the subcategory
- Indukcione komponenete
- Radijatori, Varistori, Termička zaštita
- Ventilatori
- Klimatizacija, Pribor za industrijska kućišta, Kuleri
-
Батерије, пуњачи, бафер напајања и претварачи
- Батерије, пуњачи - теоријски опис
- Litijum-jonske baterije. Nestandardne baterije. Sistem za upravljanje baterijom (BMS)
- Baterije
- Punjači i dodaci za baterije
- UPS i puferski izvori napajanja
- Pretvarači i dodaci- fotonaponski
- Складиште енергије
- Гориве ћелије
- Литијум-јонске батерије
- Go to the subcategory
-
Automatika
- Futaba Drone Parts
- Крајњи прекидачи, микро прекидачи
- Сензори, претварачи
- Пирометрија
- Бројачи, тајмери, панел мерачи
- Индустријски заштитни уређаји
- Светлосна и звучна сигнализација
- Термовизијска камера
- ЛЕД дисплеји
- Тастери и прекидачи
-
Снимачи
- Снимач АЛ3000
- КР2000 снимач
- Снимач КР5000
- ХН-ЦХ мерач са функцијом регистрације влажности и температуре
- Потрошни материјал за снимаче
- 71ВР1 снимач
- Снимач КР 3000
- ПЦ снимачи серије Р1М
- ПЦ снимачи серије Р2М
- ПЦ снимач, 12 изолованих улаза - РЗМС-У9
- ПЦ снимач, УСБ, 12 изолованих улаза - РЗУС
- Go to the subcategory
- Go to the subcategory
-
Kablovi, Licnaste žice, Kablovski kanali, Fleksibilne veze
- жице
- лицнастим жице
- Каблови за специјалне намене
- схиртс
-
плетенице
- браидс флат
- плетенице коло
- Врло флексибилан плетеница - стан
- Врло флексибилан плетеница - коло
- Бакар плетена цилиндрични
- Бакра плетеница штит и цилиндрични
- Флексибилни уземљење траке
- Плетенице ЦИЛИНДРИЦАЛ поцинковани и нерђајућег челика
- ПВЦ изолацијом бакарне плетенице - Температура 85 ° Ц
- Стан плетени алуминијум
- Цоннецтион Кит - плетенице и цеви
- Go to the subcategory
- Прибор за вучу
- папучица
- Флексибилни исолатед сабирнице
- Вишеслојна флексибилан шина
- системи за управљање кабл
- Водове, цеви
- Go to the subcategory
- View all categories
-
Полупроводници
-
-
- Suppliers
-
Applications
- Automatika industrijska
- CNC alatni strojevi
- DC i izmjenični pogoni (pretvarači)
- Energy bank
- Indukciono grejanje
- Industrijski zaštitni uređaji
- Istraživanje i laboratorijska merenja
- Mašine za sušenje i obradu drveta
- Mašine za termoformiranje
- Merenje i regulacija temperature
- Motori i transformatori
- Oprema i dijelovi za opasna područja (EX)
- Oprema za centrale, kontrolne ormare i telekomunikacije
- Poligrafija
- Rudarstvo, metalurgija i livnica
- Tramvajska i železnička vuča
- UPS i ispravljački sistemi
- Апарати за заваривање и апарати за заваривање
- Индустријска аутоматизација
- ХВАЦ аутоматизација
-
Инсталација
-
-
Montaż urządzeń
- Instalacija kabineta
- Дизајн и монтажа ормара
- Инсталација електроенергетских система
- Саставни део
- Машине направљене по наруџбини
- Р&Д истраживачко-развојни рад
-
Industrijski testeri
- Ispitivači poluprovodnika snage
- Ispitivači električnih uređaja
- Ispitivači odvodnika i prenaponskih odvodnika
- Tester za ispitivanje automobilskih osigurača
- Qrr tester za mjerenje prolaznog naboja u tiristorima i snaga diodama
- Ispitivač sklopa serije FD
- Ispitajte ispitivanje uređaja za rezidualnu struju
- Ispitivač kalibracije releja
- Ispitivač vizija klipnih šipki za plinske opruge
- Priključak za tiristor visokog napona
- Тестер за ломљење мреже
- Go to the subcategory
- View all categories
-
-
-
Индуктори
-
-
Modernizacja induktorów
- Поправка коришћених пригушница
- Модернизација пригушница
-
Производња нових пригушница
- Каљење радилица
- Стврдњавање зуба трачне тестере
- Загревање елемената пре лепљења
- Учвршћивање тркаћих стаза лежајева главчине точкова аутомобила
- Стврдњавање компонената погонског мењача
- Каљење степенастих вратила
- Грејање у контракционим зглобовима
- Стврдњавање скенирањем
- Меко лемљење
- Грејачи гредица
- Go to the subcategory
- База знања
- View all categories
-
-
-
Индукциони уређаји
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Генератори за индукционо грејање
-
Ambrell индукциони генератори грејања
- Генератори: cнага од 500 В, фреквенција 150-400 кХз
- Генератори: Снага 1,2 - 2,4 кВ, фреквенција 150 - 400 кХз
- Генератори: cнага 4,2 - 10 кВ, фреквенција 150 - 400 кХз
- Генератори: cнага 10 - 15 кВ, фреквенција 50 - 150 кХз
- Генератори: cнага 30-45 кВ, фреквенција 50-150 кХз
- Генератори: cнага 65-135 кВ, фреквенција 50-150 кХз
- Генератори: cнага 180-270 кВ, фреквенција 50-150 кХз
- Генератори: cнага 20-35-50 кВ, фреквенција 15-45 кХз
- Генератори: cнага 75-150 кВ, фреквенција 15-45 кХз
- Генератори: cнага 200-500 кВ, фреквенција 15-45 кХз
- Генератори: cнага 20-50 кВ, фреквенција 5-15 кХз
- Go to the subcategory
- Denki Kogyo индукциони генератори грејања
-
ЈКZ индукциони генератори грејања
- Генератори серије ЦКС, фреквенција: 50-120кХз, снага: 5-25кВ
- Генератори СВС серије, фреквенција: 15-30кХз, снага: 25-260кВ
- Генератори (пећи) за обликовање и ковање МФС серије, фреквенција: 0,5-10кХз, снага: 80-500кВ
- МФС пећи за топљење, фреквенција: 0,5-10кХз, снага: 70-200кВ
- Генератори UHT серије, фреквенција: 200-400кХз, снага: 10-160кВ
- Go to the subcategory
- Генератори лампи за индукционо грејање
- Индукциони генератори грејања Himmelwerk
- Go to the subcategory
-
Ambrell индукциони генератори грејања
- Поправке и модернизација
- Периферне јединице
-
Апликације
- Медицинске примене
- Primjene za automobilsku industriju
- Меко лемљење
- Лемљење
- Лемљење алуминијума
- Lepljenje magnetskog alata od nehrđajućeg čelika
- Прецизно лемљење
- Тврдо лемљење у заштитној атмосфери
- Лемљење месинганих и челичних чепова хладњака
- Лемљење синтерованих карбида
- Lemljenje bakarnog vrha i žice
- Go to the subcategory
- База знања
- View all categories
-
Генератори за индукционо грејање
-
-
-
Услуга
-
-
asd
- Сервис индустријских хладњака за воду и клима уређаја
- Поправке и модернизација машина
- Popravci uređaja za energetsku elektroniku, elektronike i industrijske automatizacije
- Високонапонски извори напајања за електрофилтере
- Industrijski štampači i uređaji za etiketiranje
- Potvrde / dozvole
- View all categories
-
-
- Kontakt
- Zobacz wszystkie kategorie
SiC Power Modules for a Wide Application Range
SiC Power Modules for a Wide Application Range
Innovative Power Devices for a Sustainable Future
By J. Yamada Mitsubishi Electric, Power Device Works, Fukuoka, Japan and E. Thal Mitsubishi Electric Europe, Ratingen, Germany
Development Milestones of Mitsubishi SiC Power Modules
Today’s SiC power modules from Mitsubishi Electric (see Figure1) are belonging to the first phase of SiC-commercialization that had started around 2010.
Figure 1: Today’s SiC-module range (X-axis: module rated current in A; Y-axis: voltage class)
However, the SiC technology development started in Mitsubishi Electric much earlier, more than 20 years ago, see [1]. In the first decade 1994…2004, the R&D efforts were mainly oriented on the SiC chip technology itself, both for SiC MOSFETs and SiC Schottky diodes. After this, in the years 2005…2009, the focus was on the achievable system benefits by using SiC-modules in inverters. For this purpose, several SiC-inverter demonstrators were designed and evaluated under different applications. The commercialization phase of SiCmodules started in the years 2010…2014. Several types of full- and hybrid SiC-modules were launched in this period and the first industrially manufactured inverters with Mitsubishi SiC-Modules appeared, mainly in Japan. In parallel, the SiC-MOSFET chip technology was continuously undergoing further improvement steps; see the 1200V development roadmap in Figure 2 for example.
Particularly since 2015, SiC-modules started to enter many new application areas. This expansion process is still ongoing and even gaining speed. The today available SiC–power modules from Mitsubishi Electric are covering a wide current and voltage range, see Figure 1.
This article is explaining the innovation potential of SiC-technology in power electronic systems by referring mainly to three examples of SiC power modules selected out of the product range given in Figure 1:
- 15A/600V Full SiC DIPIPM, type name PSF15S92F6
- 800A/1200V Full SiC Dual Module, type name FMF800DX2-24A
- 750A/3,3kV Full SiC Dual Module, type name FMF750DC-66A
15A/600V Full SiC Super mini DIPIPM (PSF15S92F6)
This full SiC Super mini DIPIPM was introduced in October 2016 into the new Mitsubishi room air conditioner “Kirigamine“ FZ and Z-Series
High energy efficiency is a key requirement for inverterized air conditioning systems. The PSF15S92F6 was developed for home appliances, such as air conditioners, washing machines, refrigerators [2].
Figure 2: 1200V SiC MOSFET chip development roadmap
Figure 3: Room air conditioner “Kirigamine” series
Figure 4: PSF15S92F6 circuit diagram
The circuit diagram is shown in Figure 4. It contains a 3-phase inverter with SiC-MOSFETs and their driving ICs. The package outline is shown in Figure 5. Compared with a conventional 15A Si-IGBTDIPIPM manufactured in the same module package the new full SiC DIPIPM is offering 70% lower power loss under same application conditions (see Fig.6). By using the PSF15S92F6 an outstanding energy efficiency of the new “Kirigamine” room air conditioners was reached.
Figure 5: Package outline PSF15S92F6
Figure 6: Power loss comparison Si- versus Full SiC-DIPIPM
Another application benefit of the Full SiC-DIPIPM is shown in Figure 7: The smooth diode recovery at MOSFET turn-on is remarkably reducing the radiated noise, thus relaxing the requirements towards the EMI-filters.
Figure 7: Improved EMI by smooth FWDi recovery
Advanced 800A/1200V full SiC Dual Module (FMF800DX2-24A)
Figure 8: Advanced 800A/1200V full SiC Dual module FMF800DX2-24A
Figure 9: FMF800DX2-24A internal circuit diagram
Figure 10: Recommended gate drive circuit for SC-protection
Figure 11: SC-waveforms during RTC-operation
In April 2015 we reported in Bodo’s Power [3] about a new 800A/1200V Full SiC Dual module (type name FMF800DX-24A). For efficient driving and protecting this device a dedicated gate driver was developed by Power Integrations GmbH [4]. Recently Mitsubishi has launched an advanced version of this 800A/1200V full SiC Module having the new type name FMF800DX2-24A. The low loss SiC-chip set is the same, but the package is modified compared to the previous version, see Figure 8. The internal package inductance is less than 10nH; the isolation voltage is Viso=4kV AC. Real Time Control (RTC) circuits are incorporated into the module both for P- and N-side SiC-MOSFETs, see Figure 9. This RTC is using the MOSFET-chipintegrated current sensors for SC-detection and efficient SC-current limitation by fast gate-voltage shutdown; see Figures 10 and 11.
When comparing the power loss of the 800A/1200V full SiC-module FMF800DX(2)-24A to its Si-counterpart under same application conditions, the advantage of SiC becomes evident [1], see the 110KWinverter example given in Figure 12.
Figure 12: Power loss comparison Si-IGBT vs. Full SiC-module (both 800A/1200V)
There are two possible ways for utilizing this advantage:
- If keeping the switching frequency the same, as with conventional IGBT-modules, the inverter power loss will be drastically reduced. This is improving the inverter efficiency and is offering a new grade of freedom for shrinking the inverter size by reducing the heatsink dimensions. This is interesting for applications where high inverter power densities are required, specifically if the space for installing the inverter is limited.
- If keeping the inverter power loss at the same level as with IGBTmodules (means the inverter efficiency and heatsink size are kept the same) the switching frequency can be increased by a factor of 3…5. In applications having large inductive storage components this will offer a new grade of freedom for reducing the size (and cost) of those inductors.
Of course, any superposition of both aspects 1. and 2. is possible for obtaining the best advantage in a given application from using the full SiC-module FMF800DX(2)-24A.
750A/3300V Full SiC Dual Module (FMF750DC-66A)
In June 2015 Mitsubishi Electric announced the installation of first Railcar propulsion system using 1500A/3300V All-SiC Power Modules into a Shinkan-sen Bullet Train [5] (Fig.13). The system benefits were described as 55% inverter size reduction and 33% inverter weight reduction.
In [6] the newly developed 750A/3300V full SiC Dual module FMF750DC-66A was introduced. It contains SiC-MOSFETs with antiparallel SiC-Schottky-Barrier-Diodes. In order to get a low internal package inductance (<10nH) and a good current sharing between the paralleled chips a new dual package has been adopted, called LV100-package (see Figure 14).
Figure 13: First All-SiC propulsion inverter in Shinkansen Bullet Train
Figure 14: 750A/3300V full SiC Dual module in LV100-package
The switching waveforms of 750A/3300 Si-IGBT and FMF750DC-66A are compared in Figure 15 (turn-on) and Figure 16 (turn-off).
The FMF750DC-66A switching energy is much lower compared with its Si-counterpart: Eon is reduced by 61%; Eoff is reduced by 95%.
Figure 15: Turn-on waveforms
Figure 16: Turn-off waveforms
This dramatic switching loss reduction by SiC can be utilized in several directions, as described earlier in chapter 3: 1. for reducing the inverter system size or 2. for increasing the switching frequency or, as a combination of 1. and 2., depending on the priorities in the given application.
In order to meet the specific environmental and reliability requirements in traction applications the new FMF750DC-66A has passed several confirmation tests [6]:
- 1000h HTRB at Vds=2810V; Vgs=-10V; Tj=175°C
- Cosmic radiation stability test
- 1000h HTGB at Vgs=+/-20V; Vds=0V; Tj=175°C
- Power cycling test at Tj(max)=175°C
- 1000h H3TRB test at Ta=85°C; RH=85%; Vds=2100V; Vgs=-10V
- 1500h switching test at Vds=1650V; Id=354A; fo=20Hz; fc=1kHz
Figure 17: 300A/1200V SiC-MOSFET chip
As result, it was confirmed that the performance of FMF750DC-66A is suitable for traction system use. This new all-SiC power module has about 80% lower switching loss than a conventional Si power module. By applying the FMF750DC-66A to the propulsion inverter in a railcar it was possible to reduce the total power loss by 30% compared with the existing system.
Figure 18: Ultra-compact inverter with 86kVA/dm³ for HEV
R&D efforts for expanding the SiC technology
In parallel to the design-in-activities of already existing SiC power modules (see Figure 1) there are multiple R&D activities ongoing for adopting the SiC-technology to new applications.
One very promising direction is the use of SiC in automotive power train applications. In [7] the test production of 300A/1200V SiC-MOSFET chips was reported, having the size of 10x10mm² and a specific Ron=5,9mΩcm² @ Vg=15V; Ids=300A, see Figure 17. Even though this is a 2 years old result, it is still (as of Sept.2017) the world’s largest size 1200V SiC-MOSFET chip.
Another example for Mitsubishi’s pioneering efforts to introduce SiCtechnology into automotive applications is shown in Fig.18. This ultracompact 430kVA-inverterized power control unit for HEV-application is incorporated into a housing of 275x151x121mm³. It represents the world’s highest inverter power density of 86kVA/dm³ [8].
Another important R&D activity is focusing on the expansion of SiCtechnology towards higher blocking voltages. In [9] the successful fabrication of 8,1x8,1mm² 6500V SiC-MOSFET chips with embedded Schottky-barrier-diode (SBD) was reported, see Figure 19 & Figure 20.
Figure 19: Wafer of 6500V SiC-MOSFET with embedded SBD
Figure 20: Drain characteristics of SBD-embedded 6,5kV SiC-MOSFET
This new approach is offering two advantages:
- The integration of an antiparallel SBD into the SiC-MOSFET-chip allows reducing drastically the needed active chip area in a power module. The example in [9] is indicating a reduction factor of 3 to 4 compared to modules with separate SBD-chips, thus allowing module designs with very high current densities.
- The chip-embedded SBD is enabling a full unipolar operation of the MOSFET in both directions without degradation. No parasitic increase of on-resistance of the diode operation will happen for such chip design, because the bipolar body diode of the SiCMOSFET is always safely by-passed by the embedded SBD. The long-term reliability test results reported in [9] show that such SiCMOSFET- structure is completely free from the well-known bipolar degradation effect caused by the expansion of stacking faults.
Summary and outlook
Mitsubishi Electric is a pioneer in exploring the SiC-technology for power modules. A wide range of SiC-power modules with currents between 15A and 1200A and voltage ratings between 600V and 3300V is already available. The main advantage of today’s SiC power modules vs. conventional Si-IGBT-modules are the drastically reduced switching losses. Depending on the specific requirements in a given inverter application this advantage can be used either for reducing the inverter size/improving the inverter efficiency or for increasing the switching frequency. The application area of SiC-based inverter systems is continuously expanding. By its wide R&D activities on SiC Mitsubishi Electric is continuously enlarging the fundaments for the coming SiC-power semiconductor age.
References
[1] SiC Power Devices Catalogue 2017; Mitsubishi Electric Publication HG-802D, April 2017
[2] DPH13502-E: Super Mini Full SiC DIPIPM Application Note; published February 2017
[3] E.Thal et.al: New 800A/1200V Full SiC Module; Bodo’s Power Systems, April 2015, pp.28-31
[4] E.Wiesner et.al: Advanced protection for large current full SiCmodules; PCIM-Europe 2016, conference proceedings pp.48-52
[5] Mitsubishi Electric Press Release No.2942: Mitsubishi Electric Installs Railcar Traction System with All-SiC Power Modules on Shinkansen Bullet Trains; Tokyo, 25th June 2015
[6] T.Negishi et.al: 3,3kV All-SiC Power Module for Traction use, PCIM-Europe 2017, Conference proceedings, pp.51-56
[7] M.Furuhashi: Recent Developments in High Power SiC MOSFETs and Modules; presentation at the ECPE User Forum: Potential of Wide Bandgap Semiconductors in Power Electronic Applications; 20-21 April 2015 University of Warwick, UK.
[8] Mitsubishi Electric Press Release No. 3088: “Mitsubishi Electric Develops World’s smallest SiC Inverter for HEVs”; Tokyo, March9, 2017
[9] K.Kawahara et.al: 6,5kV Schottky-Barrier-Diode embedded SiCMOSFET for Compact Full-Unipolar Module; 29th ISPSD-Conference, May28 - June1, 2017, Sapporo, Japan.
Leave a comment