Intelligente Leistungsversorgung

Energie und Leistung15 Aug. 2024
Nahaufnahme eines Elektromotors mit komplexen metallischen Komponenten und leuchtend orangefarbener Verkabelung.
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 Arrow 10-kW-Solarwechselrichter

1. MPPT Interleaved Boost-Konverter

Der MPPT (Maximum Power Point Tracking) Interleaved Boost Converter ist ein Referenzdesign für PV (Photovoltaikanwendungen). Es handelt sich um eine verschaltete Boosterschaltung mit einem digital gesteuerten MPPT-Algorithmus für Solarstromsystemanwendungen. Er arbeitet mit einer hohen Schaltfrequenz mit einem Siliziumkarbid (SiC) MOSFET, um niedrige Leistungsverluste, hohe Effizienz und eine Reduzierung von Größe und Gewicht zu erreichen.

Two images showcasing electronic circuit boards. The first image displays a green circuit board with capacitors, relays, and connectors in a hardware setup. The second image features a colorful PCB layout design with blue, red, and yellow traces.

2. HMI für PV-Wechselrichter und Energiespeichersystem

Dieses Referenzdesign ist eine HMI-Lösung (Human Machine Interface) zur Schnittstelle mit Energiespeichergeräten (wie PV-System mit Wechselrichter / MPPT und CLLLC-Batterieladegerät) über den CAN-Bus. Diese HMI-Referenzlösung besteht aus 5 Tasten, einem LCD-Display und einer RTC-Funktion. Neben der CAN-FD-Schnittstelle kann sie auch Ethernet, WIFI & BT und 2-Wege-RS485 bereitstellen, um mit KNX oder anderen externen Geräten zu verbinden.

A green circuit board featuring an LCD screen and multiple electronic components, including buttons and connectors. The Arrow Electronics logo is clearly visible on the board.

3. Synchroner Abwärtswandler

Dies ist ein synchroner Abwärtswandler-Papierentwurf. Es handelt sich um eine typische synchrone Abwärts-Topologie mit 4 parallel geschalteten SiC-MOSFET. Es arbeitet mit hoher Schaltfrequenz, um hohe Effizienz sowie eine Reduzierung von Größe und Gewicht zu erreichen. Es kann für Hochleistungsanwendungen wie Ladesysteme, Solar-MPPT usw. verwendet werden. Es hilft den Benutzern dabei, SiC-MOSFET-Systementwürfe zu beschleunigen und den Produktentwicklungszyklus erheblich zu verkürzen.

A detailed schematic of an electronic circuit featuring components such as transistors, capacitors, and inductors. T

Arrow-ST-TE 15kW Bidirektionale PFC

3-Phasen-3-Level-T-Typ bi-direktionaler Leistungswandler

Dieses Referenzdesign stellt eine vollständige Lösung für eine Hochleistungs-Dreiphasen-Bidirektionale Gleichrichteranwendung mit Aktivem Front End (AFE) dar, basierend auf der Drei-Ebenen-T-Typ-Topologie. Die Referenzdesign-Topologie wird hauptsächlich für industrielle und DC-Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge eingesetzt. Es bietet eine vollständig digitale Steuerung für Hochleistungs-Mikrocontroller, die die volle Kontrolle über PF, THD und die Leistungsumwandlungssteuerung ermöglichen.

A detailed view of an electronic circuit board featuring multiple components, including coils, capacitors, and integrated circuits. The board is labeled with 'Arrow' and 'ST' logos, indicating clear branding.

Wolfspeed 22kW Bidirektionaler Konverter (AFE+DC-DC)

1. 22 kW Bidirektionales aktives Frontend (AFE)

A detailed view of an electronic circuit board featuring copper coils, capacitors, and various components.

Dieses Referenzdesign demonstriert die Anwendung von Wolfspeed's 1200V C3M™ SiC MOSFETs zur Erstellung eines 22kW dreiphasigen bidirektionalen Active-Front-End (AFE)-Wandlers für das integrierte Ladegerät (OBC) eines Elektrofahrzeugs (EV); Off-Board-Schnellladen; und andere industrielle Anwendungen wie Energiespeichersysteme und dreiphasige PFC-Stromversorgungen. Dieses Design arbeitet als eigenständiger AC/DC-Wandler und ist mit sowohl einphasigen als auch dreiphasigen Eingängen kompatibel. Es verfügt über zwei Betriebsmodi: Leistungsfaktorkorrektur (PFC)-Modus und Wechselrichtermodus. In beiden Modi ist die DC-Bus-Spannung flexibel, um den Betrieb unter verschiedenen Bedingungen zu demonstrieren. Der Einsatz von 1200V C3M™ 32mOhm SiC MOSFETs im TO-247-4-Gehäuse bietet die beste Kenngröße (FOM) und reduziert Schaltverluste und Übersprechen. Das Design erreicht.

  • Maximale Wirkungsgrade von 98,5% sowohl im PFC- als auch im Wechselrichtermodus
  • Leistungsdichte von 4,6 kW/L

Dieses Referenzdesign wird als umfassendes Designpaket angeboten, das als Ausgangspunkt für neue SiC-Designs verwendet werden kann.

2. 22 kW bidirektionaler CLLC unter Verwendung einer IMS-Platine

A detailed view of an electronic circuit board featuring multiple components, including capacitors, transformers, and wiring. The transformers are labeled with visible text 'A1908005' and '23330001'.

Dieses Referenzdesign demonstriert die Anwendung von Wolfspeeds automotiv qualifizierten E3M 1200V SiC MOSFETs in einem TO-263-7 (J2) SMD-Gehäuse zur Erstellung eines 22 kW bidirektionalen Hochleistungs-DC/DC-Wandlers, basierend auf einer metallisch isolierten Substratplatine (IMS) für Bordladegeräte (OBC) von Elektrofahrzeugen (EV) und ähnliche Anwendungen. Die AEC-Q101-konformen E3M™-Serie MOSFETs sind ideal für die anspruchsvollsten Bord-Anwendungen geeignet. Dieses Design soll mit einem Aktiv-Front-End (AFE) Wandler arbeiten, der die Eingangsspannung an den DC/DC-Wandler anpasst, um die Systemeffizienz basierend auf der Ausgangs- (Batterie-)Spannung zu optimieren. Der Bereich des DC-Eingangs ist so ausgelegt, dass er mit Ein- und Dreiphasen-AFE-Systemen kompatibel ist, während ein breiter Bereich der DC-Ausgangsspannung von 480 V bis 800 V unterstützt wird. Ein Vollbrücken-CLLC-Resonanzwandler mit einem flexiblen Steuerungsprogramm implementiert Frequenzmodulation, Phasenverschiebungssteuerung, adaptive synchrone Gleichrichtung und eine Brücken-Rekonfigurationstechnik. Der Einsatz von 1200V 32mΩ automotiv qualifizierten SiC MOSFETs verbessert die thermische Leistung und erleichtert die Montageautomatisierung. Der Einsatz der IMS-Leiterplatte in diesem Referenzdesign zeigt überlegene thermische Leistung auf. Das Design erreicht:

  • Spitzenwirkungsgrad von 98,6% sowohl im Lade- als auch im Entlademodus
  • Leistungsdichte von 9,4 kW/L
  • Bidirektionaler Betrieb<

Dieses Referenzdesign wird als umfassendes Designpaket angeboten, das als Ausgangspunkt für neue Designs mit SiC-Leistungsbauelementen verwendet werden kann.

Wolfspeed SpeedVal Kit (Evaluierungs-Kit zur Prüfung der Leistung von SiC-MOSFET)

1. SpeedVal™ Kit modulare Evaluierungsplattform

Das SpeedVal™ Kit Modular Evaluation Platform von Wolfspeed beschleunigt den Übergang von Silizium zu Siliziumkarbid (SiC) mit einem flexiblen Satz von Bausteinen für die In-Circuit-Bewertung der Systemleistung bei realen Betriebspunkten. Bewerten und optimieren Sie die Hochgeschwindigkeits-Dynamik des Schaltverhaltens von Wolfspeed-Siliziumkarbid-MOSFETs in Verbindung mit Ihrer Wahl an Gate-Treibern von führenden Partnern der Branche. Zusätzlich ermöglicht das neu veröffentlichte 3-Phasen-Motherboard eine präzise Steuerung und Firmware-Entwicklung mit flexiblen Steuerungsoptionen, um einfache statische Lasten oder fortschrittliche Motorsteuerungsgrundlagen zu testen.

Two green circuit boards are displayed, featuring intricate electronic components and connectors. The boards are equipped with cooling fans and mounted on metallic stands.

2. Einphasig

A detailed view of a WolfPack circuit board featuring multiple electronic components and a cooling fan. The setup includes connectors, chips, and wiring, mounted on a green PCB.

Evaluierungsboard

Das SpeedVal KitTM Modular Siliziumkarbid Evaluierungsboard ermöglicht es Kunden, schnell zu testen/bewerten/entscheiden, welcher MOSFET am besten für ihr System geeignet ist, hauptsächlich in einer Halbbrücken-Konfiguration mit einem Doppelimpulstest. Bietet ein Buck/Boost-Anwendungsbeispiel mit Software-Code für MCU/DSP. Kit-Konfiguration mit Wolfspeed SiC, NXP DSC Controller, Skyworks/ADI/Allegro Gate-Treiber, Molex Stecker, Bourns Induktivitäten und Kemet MLCC.. usw.

BENUTZERHANDBUCH PRD-06829

A detailed view of an electronic circuit board featuring multiple components, including a cooling fan and various connectors.

3. Drehstrom

SpeedVal™ Kit Drei-Phasen-Motherboard Benutzerhandbuch

A detailed view of an electronic circuit board featuring multiple modular components and connectors.

NXP Bidirektionaler Spannungswandler / Ladegerät (800W)

1. Bidirektionale AC-DC-Plattform

Ein zweistufiger H-Brücken-Wechselrichter steuert die aktive Leistungsübertragung vom DC-Bus zur AC-Seite im Wechselrichtermodus, während ein Totem-Pfosten-PFC den Rückfluss der Leistung von der AC-Seite zum DC-Bus im PFC-Modus steuert.

A detailed view of an electronic circuit board featuring various components, including capacitors, inductors, and connectors.

Demoboard

Die Hauptmerkmale des Systems sind wie folgt:

  1. 85 Vrms bis 265 Vrms AC-Spannungsbereich; Typische 380 V DC-Spannung
  2. 800 W Nennleistung @220 Vac und 400 W Nennleistung @110 Vac in beide Richtungen
  3. Modulares Software- und Hardware-Design für bequeme interne Wiederverwendung und Kundenevaluierung
  4. Isolierte USB-Schnittstelle für FreeMASTER-Verbindung
  5. Isolierte SCI-Kommunikation zwischen der Primärseite und der Sekundärseite.
  6. PFC-Modus: Effizienz 97 %, PF > 0,99, THDi < 5 %
  7. Wechselrichtermodus: Wirkungsgrad 95,5 %, Ausgangsspannung RMS-Regelung < 1 %, THDu < 1 % bei linearen Lasten, <3 % bei nichtlinearen Lasten, Wiederherstellungszeit < 1 AC-Zyklus bei Nennlastreaktion
  8. PFC-Softstart mit TRIAC und Niedrigleistungs-Burstmodus
  9. Hardware-Zyklus-für-Zyklus-Strombegrenzung
  10. N nahtloser Übergang zwischen Wechselrichter- und PFC-Modus
  11. 20 kHz Schaltfrequenz
  12. Überstrom-, Über-/Unterspannungsschutz, Schutzfunktionen bei Frequenzbereichsüber- oder -unterschreitung und Übertemperaturschutz

2. Bidirektionale DC-DC-Plattform

Die CLLC-Topologie wird in diesem Referenzdesign eingesetzt, um die isolierte bidirektionale Leistungsumwandlung zu realisieren. Sie bietet den Vorteil des Zero-Voltage-Switching (ZVS) über den gesamten Lastbereich für hohe Effizienz und hohe Leistungsdichte. Die elektrische Energie kann bidirektional mit einem Satz Hardware übertragen werden, um Kosten zu sparen und das Volumen zu reduzieren. Der NXP DSC MC56F83783 wird verwendet, um die vollständig digitale Steuerung des Stromsystems zu ermöglichen. Mit Hilfe der flexiblen Peripheriegeräte des DSC kann der synchrone Gleichrichter einfach realisiert werden, um BOM-Kosten zu sparen.

A detailed view of an electronic circuit board featuring capacitors, resistors, and other components.

Demoboard

Die Hauptmerkmale des Systems sind wie folgt:

  1. Hochspannungsanschluss: 370 ~ 390 VDC, Niederspannungsanschluss: 40 ~ 60 VDC mit 800 W Leistung
  2. Der höchste Wirkungsgrad liegt im Batterielademodus über 96 % und im Batterieladeabgabemodus über 97 %
  3. Schaltfrequenzbereich: 100 ~ 180 kHz, Resonanzfrequenz: 150 kHz
  4. CLLC-Topologie zur Ermöglichung der bidirektionalen Leistungsumwandlung
  5. Aktiver synchroner Gleichrichter mit den unverwechselbaren Peripheriegeräten des DSC
  6. PFM + PSM + Burst-Hybrid-Modulationsmodus für einen weiten Spannungsverstärkungsbereich und hohe Effizienz
  7. 2P2Z-Digitalregler ermöglicht durch die NXP-Bibliothek für schnelle dynamische Reaktion
  8. Konstantspannungs- (CV) und Konstantstrom- (CC) Betriebsmodus für Batterieanwendungen
  9. Modulares Software- und Hardware-Design für eine bequeme interne Wiederverwendung und Kundenbewertung
  10. Isolierte USB-Schnittstelle für die FreeMASTER-Verbindung
  11. Isolierte SCI-Kommunikation zwischen Primärseite und Sekundärseite
  12. Überstrom-, Über-/Unterspannungs- und Übertemperaturschutzfunktionen

Kostenlos freischalten: 28-tägiger Testzeitraum für Entwicklungstools

Ein einzigartiges Programm, das von Arrow und seinen Lieferanten angeboten wird, zielt darauf ab, Ihnen, dem Designingenieur, bei der Auswahl des besten Geräts für Ihre Produkte der nächsten Generation zu helfen.

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