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Smart Home Summit
Call for Papers!
Auf dem 2. Energie&Technik Smart Home & Metering Summit am 16. -17. Oktober 2012 in Ludwigsburg dreht sich alles um die Themen Smart Home, Smart Metering, Smart Grid.
Energy Harvesting
Energy Harvesting ist längst keine Zukunftsmusik mehr. Mehr dazu lesen Sie in unseren ausgewählten Artikeln:
M&T-Symposium
Call for Papers & Workshops!
Wie komme ich schnell von der Produktidee zum System?
Um diese Frage dreht sich das 1. Markt&Technik Symposium »Schneller Entwickeln« am 18. Oktober 2012 in München.
Special Supraleiter
Finden Supraleiter jetzt Anwendung in der Industrie? Erste Projekte gibt es bereits. Interessante Beispiele finden Sie hier!
Stromversorgung
Energiewende im Kleinformat
Wer die Energiewende will, darf nicht nur an die großen Energieerzeuger denken. Denn Milliarden elektronische Helferlein in Haus und Büro belasten die Stromrechnung.
Marktübersicht
Events Ultra Low Power
Call for Papers!
Am 10. Oktober 2012 veranstaltet das Fachmedium DESIGN&ELEKTRONIK die dritte Ausgabe des Entwicklerforums »Ultra Low Power – Niedrigstenergie-Elektronik entwickeln und versorgen« in München.
digital power congress
Auf dem 3. Elektronik digital power congress, am
4. und 5. Juli 2012 in München, dreht sich alles um digitales Powermanagement und die digitale Regelung von Leistungswandlern.
wireless power congress
Am 4.-5. Juli 2012 findet in München der 1. Elektronik wireless power congress statt. Das Programm konzentriert u.a. auf die Themen: Qi-Standard, Übertrager-, Koppler- und Antennendesign, Schaltungstechnik, Übertragungsverfahren und Kopplung, Datenübertragung und Authentifizierung und mehr.
Matrix-Umrichter mit SIC-Schaltern
Wo endet Leistungsdichte?
Beim Thema Leistungsdichte steht oft der Leistungshalbleiter als zentrales Bauteil im Fokus. Halbleiterhersteller betrachten Leistungsdichte in Form von Stromtragfähigkeit des Chips meist als zweidimensionale Größe in A/cm2. Umrichterhersteller dagegen streben nach kompakteren Aufbauten und haben daher kW/dm3 im Blick.
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Die Kombination von JFETs auf Basis von Siliziumcarbid (SiC) mit neuester Treibertechnologie und innovativem thermischen Management in einem Matrix-Umrichter eröffnet eine neue Dimension an Leistungsdichte in der Umrichtertechnik.
Höhere Leistungsdichte führt unweigerlich zu lokalen Temperaturerhöhungen, speziell im Leistungshalbleiter und seiner direkten Umgebung. Für solche Anforderungen eignen sich besonders Leistungshalbleiter aus so genannten Wide-Bandgap-Materialien wie SiC, denn sie lassen sich bei höherer Sperrschichttemperatur betreiben als normale Siliziumbausteine. Um diese höhere Temperatur ausschöpfen zu können, muss auch die Umgebung um den Leistungsschalter gegenüber dieser höheren Temperatur unempfindlich sein. Da unter anderem die DC-Kondensatoren in Umrichtern hier eine Begrenzung darstellen, wurde die Topologie des Matrix-Umrichters gewählt, um dieses Nadelöhr zu eliminieren.
Dieser Direktumrichter besteht aus einer Matrix von bidirektionalen Schaltern. Für einen Demonstrator wurden diese Schalter mit Infineons neuen SiC-JFETs aufgebaut. Ein einzelner bidirektionaler Schalter besteht aus vier Dies. Jeweils zwei davon sind antiseriell geschaltet und haben einen gemeinsamen Drain-Anschluss. Bild 1 zeigt die Schaltung sowie ein Foto des Aufbaus im Modul. Im Bild ist zu erkennen, dass der Aufbau keinen zusätzlichen Platz für Freilaufdioden in Anspruch nimmt, da diese als intrinsische Body-Diode Teil des SiC-Dies sind. Ein einzelner bidirektionaler Schalter besteht daher nur aus zwei statt vier Chips, was die Leistungsdichte weiter erhöht.
Die Parallelschaltung zweier solcher Anordnungen ist notwendig um die gewünschte Stromtragfähigkeit zu erzielen und ermöglich die effiziente Nutzung der zur Verfügung stehenden Fläche.
1. Teil: Wo endet Leistungsdichte?
2. Teil: Neue Treiberentwicklung
3. Teil: Innovatives thermisches Management
4. Teil: Verkleinerte passive Komponenten
5. Teil: Die Autoren
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Ralf Higgelke, DESIGN&ELEKTRONIK |
