Siliziumkarbid - Teil 3
Zuverlässigkeit und praktische Erfahrungen mit SiC
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Anwendungen und Vorteile
Dank der soeben skizzierten Vorteile kann SiC in vieler Weise und in zahlreichen Anwendungen von Vorteil sein. In Leistungsfaktor-Korrekturschaltungen (PFC), die im nichtlückenden Betrieb (Continuous Conduction Mode – CCM) arbeiten, verbessert sich der Umwandlungs-Wirkungsgrad und das Rauschen wird geringer, da keine Sperrverzögerungsströme auftreten und die passiven Filter wegen der niedrigeren Err-Werte bei hohen Frequenzen kleiner dimensioniert werden können. Bei PFC-Schaltungen im CCM sind hingegen keine nennenswerten Verbesserungen zu erwarten, da sich der Sperrverzögerungsstrom der Diode nicht auf die Gesamt-Umwandlungsverluste auswirkt.
In Photovoltaik-Wechselrichtern kann eine Reduzierung von Eoff, Err und der Umwandlungsverluste bei geringer Last erzielt werden. Auch können die Kühlsysteme für die Leistungsbausteine kleiner dimensioniert werden. Gleiches gilt für DC/DC-Wandler (Bild 5), bei denen jedoch zusätzlich die Übertrager im Betrieb mit hohen Frequenzen kleiner gewählt werden.
In bidirektionalen Wandlern (Bild 6) sind die kleineren passiven Filterbauteile im hochfrequenten Betrieb, die Verringerung von Eoff und Err und die kleineren Kühlsysteme für die Leistungsbausteine als Vorteile anzuführen. Positiv bei der Verwendung in Wandlern für Induktionsheizgeräte ist der erweiterte Arbeitsbereich durch die höheren Frequenzen, die geringeren Eoff- und Err-Werte und die Möglichkeit zur kleineren Konzeptionierung der Kühlsystemen für die Leistungsbausteine.
In Frequenzumrichtern für Motoren kommen das Reduzieren von Eoff und Err sowie die kleineren Kühlsysteme für die Leistungsbausteine zum Tragen. Abwärtswandler im lückenden Betrieb (Discontinuous Conduction Mode) und im BCM-Betrieb (Boundary Conduction Mode bzw. Critical Conduction Mode) profitieren zwar nicht von den besseren Sperrverzögerungs-Eigenschaften derSiC-SBDs, jedoch wirken sich hier die niedrigeren Eoff- und Err-Werte, die kleineren Kühlsysteme für die Leistungsbausteine und die Möglichkeit kleinerer passiver Filterkomponenten aus. Auch in Motortreiber-Wandlern führt SiC zur Reduktion der Eoff-, Err-Werte und zur Verkleinerung der Kühlsysteme für die Stromversorgung.
Der Artikel ist der letzte Teil einer Serie. Hier finden Sie Teil 1 und Teil 2.
- Zuverlässigkeit und praktische Erfahrungen mit SiC
- Die Zuverlässigkeit der Body-Dioden und SiC-Modulen
- Anwendungen und Vorteile
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