寬帶隙材料目前在電力電子市場上取得了重大進展，其性能比硅好得多。新電子元件的研究和開發以及由此取得的成果不斷發展。碳化硅 （SiC） 技術具有明顯的優勢，主要與其電阻有關。通過使用這種技術，可以獲得與使用硅基技術可獲得的相同電阻，但第一種允許我們采用更小的質量。

介紹

碳化硅 （SiC） 和氮化鎵 （GaN） 等寬帶隙 （WBG） 器件是當下的“熱門話題”，隨之而來的是將每個器件的尺寸減小到幾乎為零的承諾各種應用，例如為無線電池和電源轉換器充電。

PCIM 令人興奮，它提供了有關新思想、技術和產品的有趣信息，為公司提供了促進和支持其行業的機會。PCIM 歐洲顧問委員會授予來自瑞士 ABB 公司研究部的 Jürgen Schuderer 題為“汽車牽引逆變器的高功率碳化硅和硅模塊平臺”最佳論文。

在 PCIM 的第一天，美國弗吉尼亞理工大學的 Fred Lee 教授發表了題為“下一代電源”的激動人心的主題演講，重點介紹了電源在這些年來取得的發展。目前，質量已經達到了很高的水平，而且由于材料領域的進一步進步，它們可以繼續發揮作用。進步還導致了許多旨在管理高開關頻率請求的電路挑戰的發展。

目前，SiC 器件的常規電壓范圍為 650V 至 1200V，甚至更高，而 GaN 僅限于 650V 左右。封裝是設備之間更明顯的區別；碳化硅器件通常在 TO-247 和 TO-220 房屋中提供，允許快速更換現有項目中的 MOSFET 和 IGBT，并提供直接優勢。

PCIM核心

在 PCIM 上，許多公司展示了許多解決方案，有 500 多家參展商提供教程、演示和海報，這些都是學術和研究層面的活動特點。公司已經為各種應用建立了許多包裝解決方案。

Danisense推出了適用于 OEM 應用的新型高性能 200A 電流傳感傳感器，例如粒子加速器和強子治療設備中的磁場電源、變頻驅動器、電池充電器計量和監控。特別是，它已被CERN的團隊用作重要升級計劃的一部分。所述DC200IF換能器提供的DC和AC與+/- 0.1絕對精度可達5kHz的計量。

英飛凌新聞發布會強調了近年來持續增長的市場方面，這主要是由汽車市場驅動的。英飛凌推出了一個新的封裝：Easy 3B。連同其他 Easy 1B 和 2B 封裝，這包括最廣泛的功率模塊產品組合，高度為 12 mm，無底板。憑借最后一個三相逆變器模塊，電機驅動器可以依靠最高的功率密度。

隨著其碳化硅 （SiC） MOSFET 基礎技術的生產斜坡安全完成，英飛凌進入了全面的1200 V CoolSiC? MOSFET 器件分立產品組合的大批量生產。在 PCIM 上，英飛凌展示了新磁性電流傳感器系列的第一個成員：XENSIV? TLI4971 在工業應用中提供準確和穩定的電流測量。此外，對于汽車客戶，英飛凌擁有四款HybridPACK? Drive 電源模塊的新衍生產品，用于混合動力和電動汽車的主逆變器。它們針對 100 kW 和 200 kW 之間的不同逆變器性能水平進行了優化。

該Littelfuse的立場非常具有在高功率領域的最新創新耐人尋味。特別是，它推出了一種新的 1000V 超結，特別適合高效率、高功率密度應用。其中包括諧振模式電源、電池充電器和焊接逆變器。

Pre-Switch 首席執行官 Bruce T. Renouard 展示了 CleanWave 200W 碳化硅逆變器評估系統，該系統使電源設計工程師能夠研究公司軟開關架構和平臺在不同負載、溫度、設備容差和退化條件下的準確性。Pre-Switch 的平臺，包括由 Pre-Flex? FPGA 驅動的 Pre-Drive? 控制器板和 RPG 門驅動器板，幾乎消除了開關損耗，實現了 100kHz 的快速開關，顯著提高了低扭矩電機效率（圖 5） 。

圖 5：Pre-Switch 的平臺

ROHM Semiconductor 推出了四款新的汽車級 1200V 額定 IGBT，它們非常適用于電子壓縮機中使用的逆變器和正溫度系數 （PTC） 加熱器中使用的開關電路。隨著內置 1700V SiC MOSFET 的 BM2SCQ12xT-LBZ 系列 AC/DC 轉換器 IC 的上市，產品組合不斷增加（圖 6）。

ROHM Semiconductor 總裁 Toshimitsu Suzuki 表示：“PCIM Europe 2019 不僅是一次成功的展會，甚至超出了我們的預期。展會上產生的潛在客戶將使我們非常忙碌，我們很高興看到我們的技術在歐洲市場如此受歡迎。”

Wolfspeed 為電動汽車、工業和可再生能源應用推出了全新的、完全集成的產品組合。該產品組合包括C3M MOSFET、C6D Gen 6 二極管 和XM3 電源模塊。XM3 針對高密度、低電感占位面積的 SiC MOSFET 進行了優化，可提供出色的電氣、熱和可靠性性能，同時減少系統故障并增強功率循環能力（圖 7）。

Wolfspeed E 系列 SiC MOSFET 提供業界最低的開關損耗和最高的品質因數。E 系列 MOSFET 經過優化，可用于 EV 電池充電器和高壓 DC/DC 轉換器。

圖 7：Wolfspeed 的 XM3 設備

GaN Systems的首席執行官Jim Witham舉行了一場有趣的演講，演講的題目是“GaN 和工業 4.0——正在徹底改變行業的小變化”。GaN Systems 展示了650 V、150 A GaN 功率晶體管 ——業界電流最高的 650 V GaN 功率晶體管 ——其開關損耗比同類 IGBT 低 100 倍。此外，還展示了來自客戶和合作伙伴的廣泛的新產品、設備和系統，其中許多目前正在生產中（圖 8）。

圖 8：GaN Systems 的功率晶體管

螺旋半導體展示了一個新的 DC-DC 產品系列，可最大限度地提高薄型 DC-DC 功率傳輸，以創建一流的高功率密度解決方案。新產品系列由五個單片、可配置、高壓開關電容器 IC 組成，面向非隔離和隔離、降壓或升壓 DC-DC 轉換器應用。Nick Vergunst 發表了題為“電壓轉換技術的新前沿”的精彩演講，重點介紹了新型電力電子設備的關鍵方面，以及對日益提高的功率密度的強烈需求。Nick 展示了 Helix 獲得專利的 MuxCapacitor? （MuxCap?） 和電容隔離 （Capso?），這兩種技術支持更小、更冷、更高效的產品背后的技術。

圖 9：McX300 的評估板

LEM憑借 LZSR 系列傳感器擴大了其市場，這是一個可以安裝在印刷電路板上的新系列，用于對直流、交流和脈沖電流進行非侵入式隔離測量，額定電流為 100A 至 200A。該系列包括三個新型號：LZSR 100-P、LZSR 150-P 和 LZSR 200-P（圖 10）。在 -40 到 +85°C 的溫度范圍內工作，LZSR 偏移漂移比使用傳統霍爾效應芯片的上一代閉環霍爾效應電流傳感器好得多（最多好 7 倍）。

與內部鍵合線通常會限制性能的其他封裝不同，Nexperia提供的 LFPAK88 器件利用銅夾和焊接芯片來連接結構，從而實現低電阻和熱阻、良好的電流傳播和散熱。LFPAK88 MOSFET 提供汽車級 （BUK） 和工業 （PSMN） 級。

ADI 公司的專家討論了當前的電源轉換技術挑戰。在論壇會議期間，戰略營銷經理 Stefano Gallinaro 舉辦了一場題為“儲能系統的電池管理：生態系統中的創新”的會議，重點介紹了隔離柵極控制和電源管理集成電路 （PMIC） 的各個方面。各種演示突出了 ADI 為從事高功率系統能量存儲領域工作的系統集成商和設計人員提供的服務，這些領域需要提供更高水平的轉換效率。

Power Integrations 宣布推出一套包含 900 V 初級 MOSFET 的離線開關 IC。新發布的器件包括用于高效隔離反激電源和簡單非隔離降壓轉換器的 IC。新產品包括 900 V 版本的LinkSwitch?-TN2 IC、InnoSwitch?3-EP IC 系列，可實現高達 35 W 的極高效率隔離反激（圖 11）。

Coilcraft繼續開發新的 XGL4020 系列高性能模制功率電感器。XGL4020 具有業界最低的直流損耗和極低的交流損耗，適用于各種 DC-DC 轉換器（從數百 kHz 到 5+ MHz）。XGL4020 可提供從 0.33 到 8.2 μH 的各種電感值，具有高達 15.2 安培的額定電流和軟飽和特性（圖 12）。

德州儀器 （TI） 和三菱 （Texas Instruments） 和三菱 （Texas Instruments） 和三菱 （Texas Instruments） 和三菱 （Mitsubishi） 在會議室舉行了兩次有關運動控制和 SiC 技術的有趣演講（視頻 2 和 3），展示了他們的最新創新。運動控制是軟件和硬件的內在結合，實際上代表了一個日益復雜和精密的控制模型。

在這一切中，電動汽車需要高效的電子電源電路來將電能從不同的電壓電平轉換為交流電，反之亦然。這些電力電子電路的核心是電力電子，例如開關和逆變器。多年來，寬帶隙材料不斷被引入，例如碳化硅和氮化鎵，它們在許多方面都優于硅。獨特的特性還有助于減小其他電源電路組件的尺寸，例如冷卻系統和無源元件，從而實現更緊湊、更輕的電力電子系統。

結論

GaN 和 SiC 技術正在實現以其他方式無法實現的新一代功率轉換設計。PCIM 強調了許多解決方案和改進，從而為汽車和智能建筑的電源設想了一個新世界。基于寬帶隙技術的電源開關器件現已量產，并在實際電源應用中提供高效率和功率密度。

審核編輯：郭婷