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燕山大学恒特能芯团队研发出SIC高功率快速响应高压电源脉冲调

发布时间:2022-08-09 17:07:28 来源:IM体育下载 作者:IM体育世界杯

  原标题:燕山大学恒特能芯团队研发出SIC高功率快速响应高压电源脉冲调制变换器产品

  恒特能芯团队由15名硕博研究生组成,从2018年起,立志研制出属于我国自己的特种电源变换器,两千个日夜坚守,数百次结构修改,数万次实验调试,最终,成功研制出SIC高功率快速响应高压电源脉冲调制变换器产品。

  随着科学技术的发展,就电源技术本身而言,除了直流稳定电源和交流稳定电源外,对电源技术的难度要求越来越高,规格品种越来越多,涉及的学术领域也越来越广。以航天航空及军工领域电源为例,要求电源结构在极端工作条件下的动态响应速度非常快。太阳电池作为航天器的主电源,对航天器的有效载荷、运行寿命以及飞行安全起着决定性作用,如何高效地将太阳能转换成电能则是目前提高稳定性和动态响应速度的关键。

  产品研发成员表示大功率开关电源就是通过电路控制开关管进行高速的导通与截止,将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压,转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多。所以开关变压器要做的很小,而且工作时不是很热。随着新兴战略产业的发展对第 3代宽禁带功率半导体碳化硅材料和芯片的应用需求,国内外科研团队和半导体产业设计了结构各异的高性能功率模块,提升了SiC基控制器的性能。SiC器件可以运行更高的电压等级,实现更高的开关频率,达到更高的效率,同时还能保证器件的小型化。而且可以让SiC功率器件在高功率密度、高频、高温等Si功率器件难以胜任的应用领域有出色的表现。目前已经商业化的SiC功率器件已被证实明显优于现有的Si基同类器件。因此相较于传统的IGBT模块,本次研发的产品是具有大幅度提高大功率开关电源的动态响应速度的新型SIC(碳化硅)MOS来做为逆变器开关器件,能够满足有些电源应用场合下对电源的动态响应速度非常高的要求,有利于电感器和电容器等外围元器件的小型化。不仅有助于提高逆变器和电源的效率,还可实现小型化,这是全SiC功率模块的巨大优势。

  该产品可应用于重离子加速器用的100kV kicker充电机电源,其额定功率达到 35kW,在电阻负载情况下可实现每秒100次从0100kV的开关循环过程,产品样机达到预期设计目标,并在相关加速器上使用,功能和各项指标正常,实现了高压电源快速开关的功能。充分体现了该SIC高功率快速响应高压电源脉冲调制变换器的大功率和快速响应的优势。因此,为实现高压电源快速开关以及对高压电源脉冲调制变换器快速响应的要求,具有高功率快速响应高压电源脉冲调制的SIC变换器成为系统设计工程师的首要考虑。

  SiC 功率器件的生产和应用创新相结合,充分发挥 SiC 功率器件高开关频率等优点,提高逆变器工作频率和电源设备的可靠性,减小了无源器件体积,提高航天航空电源结构在极端工作条件下的使用寿命以及对电源可靠性、容量/体积比越来越高的要求。

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