本文追溯了電力電子的歷史，可追溯到硅MOSFET仍用于驅(qū)動(dòng)強(qiáng)大的電子負(fù)載時(shí)。讓我們通過(guò)描述、應(yīng)用和模擬重新發(fā)現(xiàn)硅的世界，了解電子世界是如何在短短幾年內(nèi)發(fā)生巨大變化的，因?yàn)樾碌?SiC 和 GaN MOSFET 的發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)。
電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車的設(shè)計(jì)人員致力于提高能量轉(zhuǎn)換效率，這些設(shè)備具有緊湊的封裝和高熱可靠性電力電子模塊的組裝，并降低了開(kāi)關(guān)損耗。
硅和碳化硅中的 IGBT 和 MOSFET 以類似方式驅(qū)動(dòng)。該器件在 10-20 V 的柵極驅(qū)動(dòng)下開(kāi)啟，通常關(guān)閉至 0 V 或負(fù)電壓以實(shí)現(xiàn)更高的功率水平。分立增強(qiáng)型 GaN 器件通常需要 5-7 V 的柵極驅(qū)動(dòng)，并且可能還需要負(fù)電壓來(lái)關(guān)閉它們。如果沒(méi)有正確優(yōu)化，性能和可靠性都會(huì)受到影響。這是因?yàn)椋m然 GaN 是一種先進(jìn)材料，但分立 GaN FET 確實(shí)有一個(gè)致命弱點(diǎn)：一個(gè)必須小心驅(qū)動(dòng)的柵極節(jié)點(diǎn)。如果柵極上的電壓過(guò)低，則 FET 沒(méi)有完全導(dǎo)通，因此導(dǎo)通電阻和損耗都很高。如果電壓太高，可能會(huì)損壞柵極。
歐盟大約有 80 億臺(tái)電動(dòng)機(jī)在使用，消耗了歐盟生產(chǎn)的近 50% 的電力。由于提高效率和減少碳足跡是政府和行業(yè)的主要目標(biāo)，因此存在多項(xiàng)舉措來(lái)降低這些電機(jī)的耗電量。例如，許多家用電器能源標(biāo)簽的全球標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)降低能耗以及可聽(tīng)和電氣噪聲等來(lái)影響電器的設(shè)計(jì)。另一個(gè)例子是歐洲引入了工業(yè)電機(jī)的效率等級(jí)，有效地切斷了低效率電機(jī)的市場(chǎng)。
與低功率同類產(chǎn)品不同，MOSFET、IGBT、功率二極管和晶閘管等功率器件會(huì)產(chǎn)生大量熱量。因此，有效的熱管理對(duì)于確保電力電子設(shè)備的可靠性和優(yōu)化的壽命性能至關(guān)重要，包括由更高工作溫度、寬帶隙 (WBG) 半導(dǎo)體材料制成的設(shè)備。
在過(guò)去的幾十年中，碳化硅和氮化鎵技術(shù)的進(jìn)步一直以發(fā)展、行業(yè)接受度不斷提高和有望實(shí)現(xiàn)數(shù)十億美元收入為特征。第一個(gè)商用 SiC 器件于 2001 年以德國(guó)英飛凌的肖特基二極管的形式問(wèn)世。隨之而來(lái)的是快速發(fā)展，到 2026 年，工業(yè)部門(mén)現(xiàn)在有望超過(guò) 40 億美元。
任何電子產(chǎn)品都必須通過(guò)適用的電磁兼容性 (EMC) 測(cè)試才能投放到預(yù)期市場(chǎng)。接受預(yù)防勝于治療，從開(kāi)發(fā)的早期階段就設(shè)計(jì)合規(guī)性通常是理想的?？梢圆扇「鞣N方法，從應(yīng)用已知的最佳實(shí)踐到使用可用的 EMC 模擬器，以及在內(nèi)部或與專業(yè)合作伙伴進(jìn)行 EMC 預(yù)測(cè)試。
設(shè)計(jì)人員經(jīng)常使用具有反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的充電器為儲(chǔ)能電容器快速充電。在反激式拓?fù)渲校芰總鬏攦H在充電器的功率 MOSFET 關(guān)閉時(shí)發(fā)生，從而有效地將功率開(kāi)關(guān)與負(fù)載隔離，包括高能量存儲(chǔ)電容器組。因此，電路變壓器次級(jí)上的電壓水平可以從零變化到預(yù)定值和相應(yīng)的能量水平，而不會(huì)對(duì)變壓器初級(jí)側(cè)的組件產(chǎn)生任何明顯的壓力。
氣候變化和社會(huì)對(duì)環(huán)境問(wèn)題日益敏感，需要為化石燃料動(dòng)力車輛開(kāi)發(fā)技術(shù)解決方案。逐步減少排放的監(jiān)管要求要求內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)具有較小的容積、較高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并且能夠以較不濃的燃料混合物運(yùn)行。
如果問(wèn)人們是什么決定了 PCB 走線溫度，最常見(jiàn)的回答可能是電流或 I 2 R 功耗。雖然這些答案不一定是錯(cuò)誤的，但它們非常不完整。 I 2 R 的單位是焦耳/秒；它是向跡線提供能量的速率。如果我們無(wú)限期地將這種能量施加到跡線上，則跡線的溫度將無(wú)限期地繼續(xù)增加。它不會(huì)發(fā)生，因?yàn)橛邢鄳?yīng)的冷卻效果可以冷卻走線。這些影響包括通過(guò)電介質(zhì)的傳導(dǎo)、通過(guò)空氣的對(duì)流以及遠(yuǎn)離走線的輻射。
USB-C是什么?USB-C是一種接口樣式。在已有的USB 3.1標(biāo)準(zhǔn)中，有三種接口樣式：一個(gè)是Type-A(即Standard-A，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上最常見(jiàn)的USB接口樣式);一個(gè)是Type-B(既Micro-B，目前大部分Android智能手機(jī)使用的接口樣式);另外一個(gè)就是本文的主角Type-C了。
隨著世界不斷發(fā)展以保持萬(wàn)物互聯(lián)，無(wú)線傳感器在物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 市場(chǎng)中變得越來(lái)越流行。物聯(lián)網(wǎng)存在多種定義，但其中一種只是簡(jiǎn)單地將其定義為通過(guò)使用遠(yuǎn)程傳感器測(cè)量環(huán)境來(lái)與我們的周圍環(huán)境保持同步。
運(yùn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 設(shè)備有什么大不了的?將傳感器輸出連接到 ADC 輸入并開(kāi)始讀取讀數(shù)。正確的?畢竟，數(shù)字信號(hào)提供了強(qiáng)大的噪聲抑制能力，因此電平之間的切換很牢固，并且有足夠的內(nèi)置余量。盡管如此，模擬信號(hào)更容易受到噪聲的影響。
電機(jī)控制長(zhǎng)期以來(lái)一直處于研發(fā)活動(dòng)的前沿，旨在尋找有效和高效的微電子解決方案。電機(jī)控制器的目的是能夠手動(dòng)或自動(dòng)作用于電機(jī)(啟停、提前反轉(zhuǎn)、速度、扭轉(zhuǎn)和電壓過(guò)載保護(hù))。用于電機(jī)控制的集成電路 (IC) 代表了創(chuàng)新的重要時(shí)刻，汽車行業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化無(wú)疑是最具代表性的行業(yè)。
如今，新的功率開(kāi)關(guān)技術(shù)正被廣泛應(yīng)用于要求高功率密度、高開(kāi)關(guān)頻率和小尺寸是關(guān)鍵要求的苛刻應(yīng)用中。這些新開(kāi)關(guān)器件發(fā)揮作用的三個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用
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