工業(yè)應用程序，如服務器電源、不間斷電源(UPS)和電機驅(qū)動器，消耗了世界上的很大一部分電力。因此，工業(yè)電力供應效率的任何提高都將大大降低公司的運營成本。結(jié)合更大的功率密度和更好的熱性能，對高效電源的需求呈指數(shù)級增長。
有幾個因素推動了這種增長。第一個是全球?qū)δ茉匆庾R的提高，以及更明智和更有效地使用能源。第二個是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，它導致各種新技術(shù)和服務引入工業(yè)應用。
隨著工業(yè)4.0等智能工業(yè)舉措的實施，機器、工廠和工作場所通過設備的連接變得更加智能和意識更強，以實現(xiàn)更大的自主性、效率、可靠性和安全性。
然而，工業(yè)自動化，如機器人和機動生產(chǎn)線，隨著這些系統(tǒng)的電力使用和成本不斷上升。為了保持競爭力，制造商需要能夠開發(fā)新的操作實踐來降低工廠成本。他們還需要充分利用每平方米的建筑空間，因為設備占用面積直接影響運營成本。
能源消耗的影響也延伸到數(shù)據(jù)中心，其中包含了支持工業(yè)應用程序的服務器。通過自動化、人工智能和機器學習來增加數(shù)據(jù)流量，反過來又增加了保持設備運行所需的處理資源。熱性能也很重要，因為數(shù)據(jù)中心消耗的高達20%的電力用于保持數(shù)據(jù)中心的涼爽。
對提高效率、降低成本的需求
由于工業(yè)設備經(jīng)常全天候運行，效率上的任何提高都會迅速轉(zhuǎn)化為在顯著降低能源消耗方面的實際節(jié)約。解決能源問題最直接的方法是提高為這些工業(yè)系統(tǒng)提供動力的系統(tǒng)的能源效率。正如克里·|·沃爾夫斯比的創(chuàng)始人之一約翰·帕爾默所說，“最便宜的電力就是你不使用的電力?！?/p>
因此，來自工業(yè)、政府和制造商面臨巨大壓力，要求開發(fā)更有效的電力供應。例如，能源之星和80Plus等標準促進了電力供應單元(PSU)的高效能源使用。通過滿足這些標準，PSUoem可以很容易地向一個苛刻的市場演示其系統(tǒng)的效率。
功率密度、熱性能和轉(zhuǎn)換效率是電源設計者面臨的最大挑戰(zhàn)之一。此外，設計師需要在最小化整體系統(tǒng)成本的同時滿足這些挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)的電源設計方法將繼續(xù)在這些領(lǐng)域提供一些改進，但隨著開發(fā)商多年來一直專注于從這些系統(tǒng)中榨取更多收益，收益將會有限。為了實現(xiàn)顯著的改進，需要采用新的方法。
碳化硅提供
碳化硅(碳化硅)是一種寬帶隙半導體基材。它可以用作一個裸模具
襯底，在離散組件，如肖特基二極管和mosfet，以及功率模塊。
歷史上，硅(Si)一直被用作大多數(shù)電子產(chǎn)品的半導體基礎
申請然而，與碳化硅相比，Si是供電系統(tǒng)的一個低效的基礎。與Si相比，碳化硅有許多優(yōu)勢。
其中包括：
1.與硅基組件相比，硅基組件具有更低的泄漏電流。這是因為電子-空穴對在碳化硅中比在Si中產(chǎn)生的速度慢，當開關(guān)關(guān)閉時導致更低的泄漏電流損失。
2.SiC具有3電子伏(eV)的寬帶隙，能夠承受超過Si8倍的電壓梯度而不經(jīng)歷雪崩擊穿。碳化硅增加的臨界擊穿強度使組件能夠在與Si相同的封裝中承受更高的電壓。正因為如此，基于sic的組件，如MOSFETs，可以在比Si高出大約10倍的阻塞電壓下創(chuàng)建。因此，非常高的電壓、高功率器件可以可靠地制造，設計師可以在更小的范圍內(nèi)提供更高的表演這些設備可以非常緊密地放置在一起，允許更大的包裝組件密度。
3.較高的導熱率導致更有效的傳熱。此外，較低的狀態(tài)電阻會降低導電損耗。
基于sic的組件能夠?qū)崿F(xiàn)更高的開關(guān)頻率。
碳化硅更高的開關(guān)頻率使的峰值效率達到>98.5%，使系統(tǒng)能夠滿足80+鈦標準。
受益于碳化硅的工業(yè)應用程序
通過這些特性，基于sic的組件使電力供應商設計師能夠達到新的效率水平。碳化硅的影響可以在許多工業(yè)應用中看到：
功率因數(shù)校正(PFC)：PFC是一種可以通過增加電源的功率因數(shù)來大幅減少功率浪費的技術(shù)。沒有PFC，電源以短的，高幅度的脈沖吸引電流。使用PFC，這些脈沖可以被平滑處理，以減少輸入的均方根(RMS)
電流和表觀輸入功率。這有效地塑造了輸入電流，以最大限度地實現(xiàn)從電源中實現(xiàn)的功率。
碳化硅啟用的更高的頻率允許使用更小、更便宜的周圍組件.
碳化硅提供的更高的頻率允許使用更小、更便宜的周圍組件?？梢钥闯?，使用碳化硅MOSFETs的混合方法需要更少的組件，更具成本效益，并實現(xiàn)了更高的功率密度。
可以看出，使用碳化硅MOSFETs的混合方法需要更少的組件，更具成本效益，并實現(xiàn)了更高的功率密度。這就導致了系統(tǒng)尺寸、重量和成本的減少。此外，除了降低整體能源消耗，更高的效率提高了熱性能，導致電源的尺寸和重量的額外減少.
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