Sotto lo sfondo dello sviluppo della nuova industria energetica ad alta tensione e ad alta frequenza,La tecnologia di integrazione dei moduli di alimentazione a carburo di silicio (SiC) sta diventando la direzione di innovazione principale dei sistemi elettronici di potenzaAttraverso innovazioni sinergiche nelle proprietà dei materiali e nei processi di imballaggio, questa tecnologia sta rimodellando i limiti di prestazione delle apparecchiature di conversione dell'energia.Questo documento analizzerà il valore innovativo dell'integrazione dei moduli di potenza a carburo di silicio da tre dimensioni di vantaggi tecnici, pratiche di applicazione e tendenze industriali.

1L'efficienza del sistema e la densità di potenza sono significativamente migliorate
Capacità di funzionamento ad alta frequenza migliorata
La progettazione integrata supporta gli interruttori ad alta frequenza superiori a 100 kHz riducendo l'induttanza parassitaria (che può essere ottimizzata a meno di 5nH).la perdita di commutazione del modulo di potenza in carburo di silicio è ridotta di oltre il 70%, in modo che l'efficienza di conversione dell'inverter fotovoltaico superi il 99%.

Ottimizzazione del volume e del peso
Il modulo integrato utilizza una dissipazione termica a doppio lato (come il pacchetto IPM) e una tecnologia di impilamento tridimensionale,che aumenta la densità di potenza a 50 W/cm3 e riduce il volume del 40% rispetto alle soluzioni tradizionaliAd esempio, la dimensione del pacchetto TOLL è ridotta del 30%, il che è particolarmente adatto per i microinverter e i sistemi di ricarica di bordo9.

2Affidabilità e prolungamento della vita
Sviluppo della gestione termica
Il modulo integrato introduce i processi di brasatura attiva dei metalli (AMB) e sinterizzazione dell'argento, riducendo la resistenza termica del 30% e estendendo la gamma di tolleranza della temperatura di funzionamento a -55 °C ~ 175 °C.Per esempio:, il supporto per imbarcazioni in carburo di silicio può resistere alle temperature di 1600 °C nella produzione di celle fotovoltaiche, e la durata di vita è estesa a più di 1 anno98.

Miglioramento della capacità anti-interferenza
Circuito di azionamento integrato e strato di schermatura elettromagnetica, inibiscono efficacemente la mutazione della tensione di 100kV/μs dv/dt, l'interferenza elettromagnetica (EMI) ridotta di 20dB,soddisfare i requisiti dell'elettronica automobilistica della norma ISO 7637 46.

3Coordinamento della catena industriale e ottimizzazione dei costi
Effetto di riduzione dei costi di scala
Il modulo integrato migliora l'utilizzo del materiale del 25% grazie alla co-progettazione del pacchetto chip.Il prezzo dei moduli completamente integrati dovrebbe essere vicino a 10,8 volte di IGBT a base di silicio nel 2026.

Semplificare l'installazione e la manutenzione
La progettazione integrata riduce i punti di saldatura del 50% e la lunghezza del cablaggio del 30% e il tempo di montaggio dell'apparecchiatura del 60%.il tasso di guasto dell'inverter di trazione principale dei veicoli a nuova energia è stato ridotto da 00,3% a 0,05%58.

4- Espansione dello scenario di applicazione
Adattabilità della piattaforma ad alta tensione
Il modulo integrato a tensione di 1700 V è stato abbinato al sistema fotovoltaico a 1500 V, supportando una potenza di sovraccarico di 480 kW e riducendo la perdita di linea del 12%.

Adattabilità agli ambienti difficili
Dopo 10 anni di prova di invecchiamento accelerato (alta temperatura/alta umidità/spruzzo di sale), il tasso di insuccesso è inferiore allo 0,1%/migliaia di ore,adatto alle centrali fotovoltaiche nel deserto e agli scenari eolici offshore98.

Tendenza dello sviluppo tecnologico
Integrazione eterogenea: il modulo ibrido "silicio + carburo di silicio" proposto da Tesla aumenta solo il costo del 50-60%, ma l'efficienza è notevolmente migliorata,e è stato applicato nel sistema pilota di stoccaggio dell'energia9
Integrazione intelligente: Sensori di temperatura/corrente integrati e autodiagnosi consentono la manutenzione predittiva e riducono del 80% i tempi di inattività delle apparecchiature
L'integrazione dei moduli di potenza sta promuovendo l'iterazione di nuove apparecchiature energetiche nella direzione di "alta frequenza, alta densità e alta affidabilità",e la dimensione del mercato mondiale dovrebbe superare 80,9 miliardi di dollari nel 2028.