SiC技術在礦機電源系統(tǒng)中的產(chǎn)品和方案

大家說的挖礦就是數(shù)字加密貨幣的計算過程，結(jié)果是生成“金幣”。"挖礦"特別考驗算力與功耗，單位功耗下算力越高，則代表"挖礦"能力越強，雖然礦機芯片廠商在不遺余力地提升算力，但由于挖礦規(guī)模不斷擴大，其消耗的總電量相當驚人且在持續(xù)增長。在提升礦機電源系統(tǒng)效率的過程中，SiC（碳化硅）是一項具有代表性的技術，讓礦機持續(xù)向著更高功率密度進發(fā)。今天我們將為大家介紹SiC技術在礦機電源系統(tǒng)中的產(chǎn)品和方案。 

 

SiC技術可提升礦機電源效率

作為半導體材料，SiC具有擊穿電場高、熱導率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強等優(yōu)勢，這便給SiC器件帶來了諸多特征參數(shù)方面的提升，比如更低的開關損耗和導通損耗，更高的耐壓容量，更高的工作頻率，更高的工作溫度，更高的功率密度等等，而這些都是提升礦機電源功率以及電能轉(zhuǎn)化效率的好辦法。

 

在提升電源功率方面， SiC是能夠承受高電壓和大電流的新型半導體，因此對于功率提升是其天然的優(yōu)勢，能給礦機電源帶來積極的變化。同時，由于SiC器件相較于傳統(tǒng)的Si器件擁有更低的開關損耗和導通損耗，因此能夠顯著減少系統(tǒng)中的散熱器件，并借助創(chuàng)新拓撲減小電容等無源器件的尺寸，實現(xiàn)更高的功率密度。

 

 

在提升電能轉(zhuǎn)化效率方面，SiC器件具有非常低的導通電阻，那么開發(fā)人員就能夠借此實現(xiàn)更高的開關頻率，實現(xiàn)更高的效率水平。對于傳統(tǒng)的Si器件而言，想要實現(xiàn)更高的效率水平，系統(tǒng)設計的難度會成倍增加，并且往往最終量產(chǎn)的功率芯片面積會較大。而大家都知道，功率芯片的價格通常與總芯片面積成正比，因此產(chǎn)品吸引力會大大下降。

 

除了大家最為關注的功率和效率，實際上在具體電路中，SiC器件相較傳統(tǒng)Si器件在熱擊穿、電壓/電力浪涌保護等方面都表現(xiàn)的更出色，這也就意味著SiC器件能夠給電源系統(tǒng)帶來更高的穩(wěn)定性。無疑，這些都是礦機電源迫切需要的。從礦機電源的歷史發(fā)展軌跡來看，目前已經(jīng)走過了小功率和粗獷大功率時代，全面進入高度定制的精細化大功率時代。在此過程中，SiC器件能夠幫助礦機在效率、可靠性和熱管理等方面帶來巨大的提升。

 

應用在礦機電源系統(tǒng)中的SiC器件

在眾多的SiC器件中，SiC FET通常會被認為是一種接近理想的開關方案，通過采用共源共柵結(jié)構(gòu)，在性能表征（FoM）方面取得了好的效果，甚至是超越了同陣營的SiC MOSFET。

 

SiC FET 產(chǎn)品相關信息

①UJ4C075060K3S

 

 

UJ4C075060K3S是UnitedSiC UJ4C系列第四代750V SiC FET產(chǎn)品，基于獨特的共源共柵電路配置打造，擁有諸多優(yōu)秀的性能。如上圖所示，這些性能表征的改善即便是與同為SiC器件的SiC MOSFET相比都是顯而易見的，我們在此進行一下更詳細的解讀。

 

在RDS(on)方面，UJ4C075060K3S提供60m?超低RDS(on)，并且單位面積通態(tài)電阻更低，本征電容也很低；降低了Coss(er)/Eoss和Coss(tr)；改善Qrr和Eon/Eoff在指定RDS(on)下的損耗。因而，在硬開關應用中，UnitedSiC第4代FET表現(xiàn)出超低的RDS(on)x EOSS，從而降低了導通和關斷損耗。

 

在產(chǎn)品使用方面，UJ4C075060K3S可用標準0V至12V或15V柵極驅(qū)動電壓安全驅(qū)動，與所有Si IGBT、Si FET和SiC FET驅(qū)動電壓一樣，因此能夠持“直接替代”現(xiàn)有的Si IGBT、Si FET、SiC FET或Si超級結(jié)器件，從而顯著提高系統(tǒng)性能，而無需改變柵極驅(qū)動電壓。此外，UJ4C075060K3S的優(yōu)秀性能還包括出色的反向恢復、優(yōu)秀的體二極管性能、低柵極電荷以及ESD保護等。

 

②UJ4C075060K3S

這款器件同樣屬于UnitedSiC UJ4C系列第四代750V SiC FET產(chǎn)品系列，和UJ4C075060K3S的區(qū)別在于封裝。此外還有四引線TO-247-4封裝，也就是UJ4C075060K4S。

 

上述性能優(yōu)勢，UJ4C075060K4S全部都具備。當然，由于采用四引線TO-247-4封裝，UJ4C075060K4S也有與UJ4C075060K3S不同的地方。通過開爾文源極設計，UJ4C075060K4S顯著降低了開關損耗和柵極振鈴。同時，TO-247-4封裝相較于TO-247-3L封裝，不僅可以簡化驅(qū)動設計，而且還消除了柵極驅(qū)動回路中源極的封裝電感部分，縮短驅(qū)動路徑，減小雜散參數(shù)，加強驅(qū)動設計的可靠性。

 

UnitedSiC UJ4C系列第四代750V SiC FET面向的應用領域。除了可用于礦機電源系統(tǒng)，第四代750V SiC FET在工業(yè)充電、電信整流器、數(shù)據(jù)中心PFC直流轉(zhuǎn)換、可再生能源和儲能應用中具有廣泛的應用前景。需要特別指出的是，第四代750V SiC FET符合AEC-Q101標準，也能夠加速寬帶隙器件在汽車充電領域的快速發(fā)展。

 

總結(jié)：

SiC技術可提升礦機電源效率和可靠性，這也是SiC天然的優(yōu)勢，能給礦機電源帶來積極的變化。所以在提升礦機的用電效率，追求“挖礦”收益最大化這一事情上，SiC器件起著至關重要的作用。

 

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