En escenarios de aplicación como conversión de frecuencia de nueva energía, control industrial, almacenamiento de energía fotovoltaica, conversión de frecuencia de pequeños electrodomésticos y servoaccionamiento, las actualizaciones de eficiencia energética, la miniaturización y la alta confiabilidad se han convertido en necesidades esenciales en la industria. A medida que avanza la estrategia global de neutralidad de carbono, los países están endureciendo los estándares de eficiencia energética para los equipos eléctricos. Los requisitos de rendimiento de los clientes finales para los dispositivos de potencia han pasado de "lo suficiente" a "superar el límite": una mayor eficiencia de conversión, un tamaño más pequeño y una mayor adaptabilidad ambiental están remodelando la lógica de selección de los semiconductores de potencia. Desde los estándares de eficiencia energética IEC hasta los objetivos nacionales de "carbono dual", desde las demandas inteligentes de la Industria 4.0 hasta el concepto de consumo ecológico en el extremo del consumidor, los dispositivos eléctricos están experimentando un cambio de paradigma de "los basados en silicio son suficientes" a "una banda prohibida amplia es imprescindible".
El IPM tradicional basado en silicio se está acercando gradualmente a su techo de rendimiento. Las propiedades físicas de los materiales de silicio determinan que su pérdida en escenarios de alta temperatura, alta frecuencia y alto voltaje sea difícil de reducir aún más. La degradación de la confiabilidad causada por el aumento de temperatura de los dispositivos también se ha convertido en un problema a largo plazo para los diseñadores de sistemas. Específicamente, la corriente de cola de los IGBT de silicio conduce a pérdidas de desconexión persistentemente altas. La resistencia de los MOSFET de silicio aumenta drásticamente con la temperatura bajo alto voltaje, y la vida útil del dispositivo se acorta exponencialmente en entornos de alta temperatura. Estas limitaciones fundamentales de los materiales a base de silicio son difíciles de superar simplemente mediante la optimización estructural y de procesos. Frente a este cuello de botella de la industria, el carburo de silicio (SiC), con sus ventajas naturales como material de banda prohibida amplia, se ha convertido en la mejor alternativa y solución de actualización con menores pérdidas de conmutación, mayor conductividad térmica y tensión soportada más fuerte.
Esta serie de productos satisface con precisión las demandas de sustitución nacionales de múltiples escenarios, es compatible con pines con los modelos principales de la industria y permite un reemplazo de soluciones sin problemas. Su objetivo es ayudar a los clientes a lograr actualizaciones de carburo de silicio al menor costo de migración, transformando la tecnología de carburo de silicio de "opcional de alta gama" a "configuración estándar de la industria".
Redefinir los límites de rendimiento de IPM
⚡ pérdida por conmutación ↓70%
⚡ volumen ↓30-50%
⚡ pérdida de conducción ↓50%
⚡ eficiencia ↑1-3%
⚡ temperatura de unión 175°C
La pérdida ultrabaja conduce a un aumento significativo en la eficiencia energética general de la máquina. El ancho de banda prohibida del material de carburo de silicio alcanza los 3,26 eV, aproximadamente tres veces el del silicio. La intensidad crítica del campo eléctrico de ruptura es diez veces mayor que la del silicio. La velocidad de deriva de saturación de electrones es el doble que la del silicio. Estas propiedades físicas permiten que los MOSFET de SiC tengan pérdidas de conmutación y de conducción extremadamente bajas durante el proceso de conmutación. En comparación con el problema de la corriente de cola que existe en los IGBT de silicio, los MOSFET de SiC tienen un apagado rápido y no tienen cola, lo que elimina fundamentalmente la principal fuente de pérdida de apagado. Tomando como ejemplo las condiciones operativas típicas de los convertidores de frecuencia, en comparación con el IPM basado en silicio de la misma especificación, la pérdida de conmutación del NSIC SiC IPM se puede reducir en más del 70 %, la pérdida de conducción se puede reducir en más del 50 % y la eficiencia general de la máquina se puede aumentar entre el 1 % y el 3 %. En escenarios de alta potencia y operación a largo plazo, esto significa que las empresas pueden ahorrar decenas de miles de yuanes en gastos de electricidad cada año, y el período de recuperación de la inversión se acorta significativamente.
Comparación de parámetros clave de SiC frente a IPM basado en silicio 
Adaptación de alta frecuencia, mayor miniaturización
Las menores pérdidas de conmutación significan que el dispositivo puede funcionar de manera estable a una frecuencia de conmutación más alta. Guogui SiC IPM admite frecuencias operativas más altas. Con la misma potencia de salida, los clientes pueden reducir significativamente el volumen y el uso de componentes pasivos periféricos como transformadores, inductores y condensadores. En aplicaciones típicas, cuando la frecuencia de conmutación aumenta de 10 kHz a 40 kHz, el volumen de los componentes magnéticos se puede reducir en más del 50 %. Combinado con el embalaje compacto del propio SiC IPM, se espera que el volumen total de la máquina se reduzca entre un 30% y un 50%, abriendo espacio de diseño para la miniaturización y el aligeramiento de productos terminales. Un tamaño de sistema más pequeño también significa menos consumo de material y menores costos de transporte, y como resultado se reduce la huella de carbono durante todo el ciclo de vida. Esto es muy coherente con la lógica subyacente del desarrollo verde en la nueva industria energética.
Fiabilidad a altas temperaturas, sin miedo a las duras condiciones de trabajo.
La conductividad térmica del material de SiC es tres veces mayor que la del silicio. Su matriz desnuda (SiC Die) tiene un potencial de resistencia a la temperatura de 175 °C o incluso 200 °C, superando con creces el límite de 150 °C de los dispositivos basados en silicio. Esto dota al módulo Guosi SiC IPM de un margen de seguridad del sistema más amplio. Con su excelente resistencia a altas temperaturas y avalanchas, funciona de manera más estable en condiciones de trabajo duras, como altas temperaturas, alta humedad y fuertes vibraciones, y reduce significativamente los requisitos de disipación de calor. Esto significa que los clientes pueden elegir disipadores de calor más pequeños o incluso ninguna solución de disipación de calor, lo que reduce aún más el volumen y el costo del sistema. En escenarios con grandes fluctuaciones de temperatura, como sistemas fotovoltaicos exteriores y sistemas de energía a bordo, la capacidad de operación estable en un amplio rango de temperatura de SiC IPM puede reducir efectivamente la pérdida de energía causada por la reducción de potencia por exceso de temperatura, asegurando que el sistema aún mantenga la salida nominal en condiciones extremas.
Alta integración, diseño más conciso
NSIC SiC IPM integra profundamente MOSFET de potencia de carburo de silicio con circuitos de accionamiento de compuerta de alto voltaje, diodos de cargador de arranque, protección contra bajo voltaje (UVLO), detección de temperatura (VOT) y otras funciones en un solo paquete. Los clientes no necesitan conectar controladores ics independientes ni circuitos de protección externamente. La lista de materiales periférica se optimiza significativamente, el área de cableado de la PCB se reduce considerablemente y el ciclo de I+D se acorta en más del 30 %. Para los clientes con experiencia insuficiente en aplicaciones de carburo de silicio, la función "plug and play" de SiC IPM reduce en gran medida el umbral de uso; no es necesario comprender en profundidad los requisitos especiales de los controladores de puerta de SiC ni manejar la coordinación de sincronización entre los controladores y la protección. Simplemente conéctese al sistema como si usara IPM basado en silicio y podrá disfrutar de los dividendos de rendimiento que brinda el carburo de silicio.
Reemplazo sin preocupaciones, PIN 2 PIN reemplaza perfectamente la solución existente basada en silicio 
El SiC IPM de NSIC es compatible con las definiciones de pines de los envases convencionales. Los clientes pueden reemplazar directamente la solución IPM basada en silicio existente con PIN2PIN sin modificaciones importantes en la placa. El diseño de la PCB y el código del software se modifican casi por completo. Esto significa que los clientes no necesitan volver a solicitar la certificación EMC, reescribir el código del controlador o incluso reemplazar el dispositivo de soldadura; la actualización de silicio a carburo de silicio es simplemente un reemplazo del código de material. En el contexto de la sustitución nacional, Guogui SiC IPM ofrece a la industria una vía de actualización de bajo riesgo y alto rendimiento.
Descripción general de la serie de productos
NCE: el primer lote de productos SiC IPM lanzado por NSIC cubre una plataforma de voltaje de 600 V, con corrientes nominales que van de 7 A a 15 A. Adoptan paquetes industriales convencionales como PQFN5×6, SOP16W, SOP23, DIP23 y ESOP13, que cumplen con los requisitos de aplicación de diferentes segmentos de energía.
Escenarios de aplicación
Conversión de frecuencia industrial y servoaccionamiento:
En convertidores de frecuencia y servovariadores, las características de alta frecuencia y pérdida ultrabaja del SiC IPM pueden mejorar significativamente la eficiencia del accionamiento del motor, reducir la generación de calor del sistema, disminuir el volumen de los disipadores de calor y facilitar la evolución de los equipos industriales hacia una alta eficiencia, conservación de energía, compacidad y peso ligero. Especialmente en servosistemas multieje, las características de alta frecuencia del SiC IPM pueden reducir significativamente las pérdidas de hierro y cobre del motor, logrando un control de par más preciso.
Conversión de inversor fotovoltaico y almacenamiento de energía:
Bajo una plataforma de voltaje de 600 V, SiC IPM es particularmente adecuado para microinversores, sistemas fotovoltaicos domésticos de baja potencia y sistemas de almacenamiento de energía. Cada aumento del 0,1% en la eficiencia significa ingresos considerables por generación de energía. Las capacidades de conversión de alta eficiencia y operación estable a alta temperatura de SiC IPM satisfacen perfectamente las demandas principales de los sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica para una larga vida útil y alta confiabilidad. Mientras tanto, sus características de alta frecuencia ayudan a reducir el volumen de dispositivos de filtrado y reducir los costos del sistema.
Electrodomésticos de frecuencia variable y sistemas de gestión térmica montados en vehículos:
Las aplicaciones de electrodomésticos, como compresores de aire acondicionado y módulos de conversión de frecuencia de refrigeradores, buscan silencio y conservación de energía. Las características de alta frecuencia del SiC IPM pueden reducir significativamente el ruido audible del motor, mejorar el índice de eficiencia energética y cumplir fácilmente con los nuevos estándares de eficiencia energética de primer nivel. Además, en los escenarios de conducción de motores auxiliares a bordo, como bombas de agua electrónicas y compresores de aire acondicionado electrónicos en vehículos de nueva energía, las ventajas de miniaturización y resistencia a altas temperaturas del IPM de SiC de 600 V le permiten producir de manera estable en un entorno compacto y de compartimiento del motor de alta temperatura.
Motores de alta velocidad y Nuevas Herramientas eléctricas:
En los últimos años, aplicaciones como conductos de aire de alta velocidad (con velocidades que a menudo superan las 100.000 revoluciones por hora) y cortadoras de césped inteligentes con entornos de trabajo extremadamente duros han planteado requisitos extremos para la respuesta de alta frecuencia y la tolerancia a altas temperaturas y alta humedad de los módulos IPM. La característica de ausencia de cola de alta frecuencia y la generación de calor extremadamente baja del SiC IPM resuelven perfectamente el grave aumento de temperatura e incluso los puntos débiles causados por la conmutación de alta frecuencia y las limitaciones de disipación de calor en las soluciones tradicionales, asegurando la vida útil de los equipos terminales en condiciones de trabajo extremas.
Referencia rápida de escenarios de aplicación y modelos recomendados:
