전력 시스템 디자이너는 SiC MOSFET로 전환하여 전력 밀도를 크게 늘리고 전환 손실을 줄이고, 전기 차량의 OBC 열관리를 향상시켜 줍니다.
전기 차량(EV)의 전력 시스템, 온보드 및 오프보드 배터리 충전기, 기타 에너지 저장 시스템은 동일 형상 계수로 더 많은 에너지를 포함하기 위해 더 뛰어난 에너지 효율이 필요합니다. 여기에서 실리콘 카바이드(SiC) 장치는 디자이너가 전력 밀도를 극대화하고, 크기 및 무게를 줄이고, 동시에 새로운 에너지 효율 표준을 충족시킬 수 있도록 전력 시스템 디자인을 최적화합니다.
오늘날의 기존 전력 요소 수정(PFC) 회로에서는 컴포넌트를 추가하고 디자인을 복잡하게 구현하지 않는 한 실리콘 기반 솔루션에 필요한 효율성을 얻을 수 없습니다. 반면에 SiC MOSFET로 전환하면 전력 시스템 디자이너가 가장 엄격한 전력 효율성 요구까지 충분히 충족시킬 수 있습니다.
낮은 온상태 저항의 650V SiC MOSFET로 전도 손실을 줄이고, 실리콘 카바이드 자체의 특징으로 온저항 온도 변동을 최소화하고 최대 부하에서 고효율을 유지할 수 있습니다. 또한 DC/DC 컨버터에서 경부하 및 최대 부하를 관리하여 전체 전력 소비를 크게 낮추는 데 핵심적입니다.
그 결과 열관리 요구가 줄어들고 고비용 냉각 파트의 감소는 물론 더 작고 더 경제적인 열 흡수원을 가능하게 해줍니다. 더 나은 열관리로 필요한 지원 컴포넌트 수를 줄이고, 파손 위험을 낮출 수 있습니다.
SiC MOSFET로 15% 비용 절감 효과를 보여주는 시스템 수준의 BOM 비교
EV용 OBC의 양방향 전력 흐름
전기 차량은 고속 충전기보다 온보드 충전기(OBC)에 의존합니다. 연구 결과에 따르면 차량 충전 중 절반 이상(51%)이 가정에서 이뤄지며, 또 다른 16%는 회사 등의 근무 현장에서 이뤄집니다. 하지만 OBC용 실리콘 기반 MOSFET 디자인은 단위 전력(KW)당 손실 수준이 증가하여, 최종 사용자의 비용 효율을 감소시킵니다.
EV 배터리 시스템을 위한 OBC 디자인은 650V SiC MOSFET가 디자이너 효율성 향상을 위해 경쟁적 이점을 제공하는 또 다른 분야입니다. 650V SiC MOSFET는 무게, 크기, 디자인 복잡성을 훼손하지 않으면서 양방향 전력 흐름 지원 기능을 더해줍니다. 따라서 전력망의 AC 전력을 차랑 내 모든 배터리를 위한 DC 전류로 변환하는 OBC의 크기와 무게를 크게 줄일 수 있습니다.
충전이 손실되는 동안 차량에서 유휴 상태로 유지되는 단방향 OBC와 달리, 양방향 OBC는 전력망에서 전기를 끌어오는 것 뿐만 아니라 이를 전기를 보충하는 기능을 수행합니다. 이러한 양방향성 덕분에 최종 사용자가 다른 AC 전원 장치에 에너지를 공급하거나 방전된 다른 차량에 EV에 해당하는 "점프 스타트" 기능까지 이용할 수 있습니다.
650V SiC MOSFET 기반의 OBC 디자인에서는 EV에서의 귀중한 공간 절약을 위해 토템 폴 PFC 및 DC/DC 컨버터가 단일 박스로 포함됩니다.
650V 등급의 MOSFET는 또한 EV 디자인에 필수적인 전압 스트레스 요구사항을 충족합니다.
SiC로 시스템 비용 절감
Wolfspeed의 650V SiC MOSFET는 EV 충전을 위한 OBC는 물론 서버 및 텔레콤 전력 공급장치, 차단불가 전력 공급(UPS), 에너지 저장 시스템 등을 포함하여 더 높은 전력 밀도 및 에너지 효율이 필요한 전력 시스템에서도 사용됩니다. 예를 들어 단방향 및 양방향 OBC를 모두 지원하는 15-mΩ 및 60-mΩ MOSFET는 AC/DC PFC 프론트 엔드는 물론 배터리에 연결된 DC/DC 컨버터 크기를 줄여줍니다. Goldman Sachs에 따르면 SiC 장치는 EV 제조 비용과 총소유비용을 차량당 최대 $2,000까지 낮출 수 있습니다. 6.6kW OBC 레퍼런스 디자인에 사용되는 650V SiC MOSFET는 충전 및 방전 모두 96.5%의 최대 효율을 지원합니다. Wolfspeed의 C3M0060065D MOSFET로 만들어진 레퍼런스 디자인은 90VAC~265VAC 범위로 작동하며 250V~450V 범위의 배터리 전압으로 작동합니다.
C3M0060065D SiC MOSFET 기반의 6.6kW OBC 레퍼런스 디자인의 블록 다이어그램
본사의 3세대 C3M 기술을 기반으로 하는 Wolfspeed의 3세대 SiC MOSFET는 업계에서 가장 낮은 전도 및 전환 손실은 물론 가장 낮은 온저항을 제공합니다. 6.6kW OBC 디자인의 경우, 650V SiC MOSFET는 SiC 컴포넌트가 해당 실리콘 대응품보다 비용이 높더라도 시스템 수준에서 최대 15% 더 비용을 낮춰줍니다.
또한 이 6.6kW OBC 디자인에서 SIC 기반 솔루션은 실리콘 기반 솔루션의 2.1kW/L 전력 밀도 및 94% 효율성에 비해 3.3kW/L 전력 밀도와 97% 효율성을 제공합니다. 이 시스템은 총 비용 감소는 물론 뛰어난 전력 밀도 덕분에 크기 및 무게 감소까지 가능하게 해줍니다.
전체 전력 디자인 최적화
650V SiC MOSFET의 효율성은 전력 시스템 디자인 전체에 영향을 줍니다. OBC 디자인의 프론트 엔드에서 더 빨라진 전환 속도와 더 높아진 전력 변환율 덕분에 나머지 전력 시스템의 요구사항을 수월하게 디자인할 수 있습니다.
새로운 C3M 650V SiC MOSFET 및 레퍼런스 디자인에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하십시오.
관련 상품 참조
관련 상품 참조
관련 상품 참조
관련 상품 참조
관련 상품 참조