SiC撞见UPS，战斗功能、能效、尺寸、本钱设计

图1：在线式UPS典型框图(橙色代表安森美能供应的成品)

在线式UPS更合适大功率运用情景
UPS体系全面用来爱护从电信和信息核心到各类产业设备等各类运用中的要害组件的电源，供应过滤性能和抵偿电网的近期停电，保证牢靠的电压供给。
按工作原理，UPS划为离线式UPS、在线互动式UPS和在线式UPS。离线式UPS和在线互动式UPS构造简洁、本钱低，在填写没有异样的状况下，能效高，但存在切换时间长，激活电池供电的状况多，流出精度低。
因此现在对于信息核心等大功率UPS需要的场合，在线式UPS是最常用的，在线式UPS也称为双变换式UPS，不管市电能否常态，负载的整个功率均由逆变器给出，因此没有间断，流出品质高，经太高频脉宽调制(PWM)后，总体波形总谐波失真(THD)小，频率波动小，但价钱高，操控高难。

新一代UPS的设计战斗和考量
为了应付连续增长的电能爱护需要，新一代UPS需拥有下列特征：
超越98%的高能效，高功率密度，功率因数>0.99，无变压器设计更高的流出功率：大型信息核心对UPS需要较高，一台3相流出的UPS的母线电压是800 V。模块化UPS可拓展、高冗余，通过连通多个成品能到达100 kVA更大流出功率，以应付大型信息核心的需要0切换时间：相较离线式UPS的2到10 ms切换时间，在线式UPS拥有0切换时间，以应付各类状况下的紧急问题拥有调整填写电压和优化流出电压的本领，以减小电池的应用频率，进而加大应用时间，节约本钱优质的散热本领，减小自身由散热器带来的重量和本钱，同时有本领在受限的空间里加大额外的功率模块
为了实行这类特征，咱们须要掂量参考下列原因：
操控总具有本钱(TCO，Total Cost of Ownership)，含盖制造本钱、运输装载和后续养护的本钱，并且寄存设施的空间本钱等。须要去参考怎样减少散热片、电感和电解电容并且电扇所占的空间和重量。UPS的可拓展化，模块化UPS的1个较大优势就是可拓展，当须要加大容量时，只要要增加1个电源模块，1个模块尺寸重量较小，纵然1个人也能够完结装载，大大减小了本钱。采取在线式UPS，在线式UPS相比其它品种的UPS可以解决更多填写电能品质问题，减小电池应用频率，同时其高频逆变器可以流出高端量高效益的正弦信号为负载供电。拓扑对体系功能和能效的牵连，3电平拓扑比2电平拓扑能效更高，在额定功率下，更高能效标志着更小的散热器和更好的牢靠性，最要害的是电平数的加大促使电压流出更靠近正弦波，但高难的操控算法、更多的物件并且开关管数目加大会造成本钱加大，设计职员须要在功能和价钱之间掂量取舍。应用SiC成为开关物件。

安森美用来UPS的SiC计划：阵型广，功能优
因为SiC拥有更高的耐压本领、更低的消耗并且更高的导热率，可赋能UPS设计更高的功率密度和优化的体系本钱，过低的体系消耗和更高的体系能效。安森美在SiC行业具有深沉的历程积淀，垂直调整形式保证牢靠的质量和供给。

图2：安森美SiC的领先地位
安森美的SiC MOSFET和SiC二极管成品线十分充足，含盖各类电压品级。SiC MOSFET从650 V到1200 V，以及将要公布1700 V的成品，SiC二极管则是从650 V到1700 V都具有。
针对UPS来说，SiC MOSFET首要选取Rdson更小的成品。如安森美应用于UPS的1200 V M3S SiC MOSFET比领先领域的竞争敌手减小达20%的功率消耗，原因是其应用更大尺寸的晶片(die)，进而减小Rdson。

图3：安森美的SiC计划阵型广，功能优
安森美现在主推的4-pin SiC MOSFET，相比3-pin的成品，额外的一根开尔文引脚(Kelvin Source)可解除源极引脚上的寄生电感，可供应更快的开关速率，进而减低导通消耗。
紧随UPS的单元功率渐渐加大，也会有更多的设计职员参考模块成品，将不少不同性能、大小的晶圆如IGBT、二极管封装在1个模块里，可减少因为单管引脚带来的杂散电感，减低物件在迅速关断时构成的电压应力，减小制造过程的工序，提升产线效益，加重了电气和构造研究设计职员的工作量，以免了由于单管工艺高难导致的成品不良率，也让BOM的采购和供给链变得简洁，变短了成品投入市场的时间。
况且从体系集成的角度来解析，模块的高本钱是能够被其余好处摊薄的，比如简化制造过程和PCB的设计，高功率密度，过低的散热体系本钱，简洁的绝缘设计等。因为组装模块时的晶片都来自同一片晶圆上相邻的物件，晶片的一致性更高，这有利于晶片并联均流，加大了体系的持久运作牢靠性。
安森美的半桥1200 V SiC MOSFET 2-PACK模块，含有2颗1200 V M1 SiC MOSFET，和一颗热敏测温电阻， Rdson十分低。它拥有2种封装，F2封装NXH006P120MNF2的尺寸是F1 封装NXH010P120MNF1的一倍，更合适大功率的成品。同时，尺寸更大的die能改减小热阻，加大可经过的电流。
安森美的900 V M2 SiC MOSFET 维也纳模块NXH020U90MNF2由2个900 V开关和2个1200 V SiC二极管构成，维也纳拓扑常用来PFC，相比其它的3电平计划，维也纳拓扑拥有物件少，操控简洁的特征。
此外之外，安森美的多入口SiC boost模块系列如下表，可用来电池充放电部份。

不同模块的消耗对照
咱们在1个boost升压电路对不同模块进行了对照，SiC MOSFET的导通消耗比IGBT混合模块低1到2倍，其关断消耗Eoff低5倍以上。这对提升体系开关频率，减低消耗意思较大。若在相近的开关频率下，全SiC模块较混合模块的温升和消耗更低，容许应用更小更经济的散热器，或者说散热前提同样时能够流出更高的功率。换一类评价方法，如果每路流出功率10 kW，紧随开关频率的加大，因为较大的开关消耗，IGBT的结温顺消耗远高过SiC MOSFET，因此全SiC模块在减少电感值、电感尺寸和重量方面有较大优势。

图4. 不同模块的消耗对照
总结
SiC有助于变化性地优化UPS设计，满足大信息世纪UPS小型化、高容量化、高效化的需要。安森美在SiC行业处于领先地位，是世界上个别能供应从衬底到模块的端到端SiC计划供给商之一，为UPS供应多种电压品级的高能效、高功能SiC MOSFET、SiC二极管、全SiC模块和混合SiC模块，配合安森美对于SiC优化的门极驱动器、传感、隔离和爱护IC等周围物件和运用声援，辅助设计职员在功能、能效、尺寸、本钱、操控难度之间做出最好的掂量取舍。