Kravene til fremtidens energiinfrastruktur bliver dikteret af elbiler, industrielle drev og vedvarende energikilder, der alle kræver løbende systeminnovation. WBG-teknologierne (wide bandgap) er afgørende for, at de nyeste ydelsesmæssige benchmarks kan realiseres.
I de kommende år forventes elbiler (EV) at stige tifold i antal. EU har som mål at få 30 millioner elbiler på vejene før 2030. Det er der flere grunde til – og muligheder for. For det første medfører de store investeringer fra regeringer og private koncerner, at ladeinfrastrukturen bliver bedre, så brugerne kan have tillid til, at en udskiftning fra fossilt drevne biler til EV’er ikke udgør nogen begrænsning. Der er for nuværende rundt regnet 250.000 ladepunkter i Europa, og antallet stiger støt. Elbilernes succes skyldes også deres øgede rækkevidde og hurtigere ladeforløb, hvilket giver en bedre brugeroplevelse.
WBG-teknologierne (wide bandgap) er afgørende for, at de nyeste ydelsesmæssige benchmarks kan realiseres. WBG-komponenter bidrager desuden til en reduktion af den overordnede systemstørrelse (da mindre komponenter kan løse opgaver, som tidligere krævede større siliciumækvivalenter). Brugen af SiC frem for Si giver desuden hurtigere switching-hastigheder, hvilket igen fører til mere effektiv konvertering. SiC MOSFETs erstatter i dag til klodsede Si IGBTs, hvilket i høj grad reducerer turn-on- og turn-off tabene. Det giver en række fordele, som kommer i spil i DC/DC-konvertere til såvel elbiler som vedvarende energisystemer.
De teknologiske fordele skal trækkes ind i ethvert aspekt af systemdesignet, hvis man skal kunne opnå en sikker langsigtet bæredygtighed. Det vil selvfølgelig omfatte de relevante halvlederprocesser, udvikling af den hardware, som følger effekt- og motorkomponenter og hele måden, hvorpå systemudviklingen finder sted. Designerne får brug for betydelig support, hvis de skal opfylde deres mest ambitiøse mål. Evaluerings-boards vil hjælpe designerne til at vurdere, hvilke parametre de skal lede efter for at kunne optimere deres designs. Adgangen til referencedesigns kan have uvurderlig betydning, når ingeniørerne arbejder på at erstatte eksisterende siliciumbaserede komponenter til de højere ydende WBG-alternativer.
Med Toshibas tovejs DC/DC-referencedesign kan man placere effektsystemer, hvor oplagret energi i batterier kan blive ført tilbage på elnettet på tidspunkter, hvor forbruget peaker. Dette design er også baseret på TW070J120B SiC MOSFET’er og TLP5214A gatedriver-komponenter med en TK49N65W5 Si-baseret N-kanal MOSFET placeret på lavvolt-siden. Referencedesignet kan levere op til 5kW i begger retninger. Overstrømsbeskyttelse og underspændings-lockout er inkluderet af hensyn til sikkerheden.
Læs hele artiklen om Toshibas nyeste wide-bandgap teknologiudvikling, skrevet af Peter Lieberwirth, VP Marketing & Operations, Toshiba Electronics Europe GmbH i Aktuel Elektronik 12/2021, som udkommer 14. december.
