高壓技術是實現可持續未來的關鍵

隨著電氣化變得越來越普遍,半導體創新使我們能夠安全可靠地與電動汽車、可再生能源和其他高壓系統互動

隨著世界各地的電力消耗持續增長,高壓技術的創新使設計工程師能夠開發更高效的解決方案,使電氣化和可再生能源技術更容易獲得。

“我們消耗的人均電力持續增長,可持續能源變得越來越重要,”我們公司副總裁兼高壓產品總經理 Kannan Soundarapandian 說。“對我們如何管理能源使用負責是極其重要的。我們不能浪費一毫焦耳的能量。這就是為什麼高壓技術的創新是能源可持續性和增長的關鍵。”

隨著電力需求的增加——將電動汽車(EV) 在 2 秒內從 0 英里/小時加速到 60 英里/小時需要大量電池電量——電壓也必須增加以最大限度地減少熱損失。將電力從電池傳輸到 EV 中的牽引逆變器通常需要更高的電壓來提高效率,無數其他高壓系統也是如此。

雖然設計這些系統可能既昂貴又困難,但與低壓系統相比,高壓系統通過傳輸線、電纜和電線將電力存儲和分配到不同類型的負載中是一種更有效的方式。

考慮一個簡單的例子:二十年前,白熾燈泡是家庭照明的標準配置。它們經常燒壞,當我們觸摸它們時,它們發出的熱量會灼傷我們的手指。

“燈泡效率低下,”我們公司負責接口產品的副總裁兼總經理 Roland Sperlich 說。“他們以熱量的形式失去能量。如今,LED 燈泡的使用壽命更長,而且當您觸摸它們時它們會很涼爽。這意味著它們更安全、更高效。”

什麼改變了?功率密度——將更多功率傳輸能力裝入更小體積的能力——顯著增加。半導體技術的創新使工程師能夠使用氮化鎵 (GaN) 等先進材料以更少的功率完成更多工作,以減小電感器尺寸,同時提高設備的效率和可靠性。今天,除了燈泡,半導體也在節能和簡化高壓應用的設計,從電動汽車和太陽能電池陣列到交流/直流電源適配器和電信系統。

高壓技術
隨著電氣化變得越來越普遍、流行和普及,全世界越來越多的人每天都與高壓系統打交道。例如,使用 400 伏或 800 伏電池組運行的電動汽車採用高壓設計,可縮短充電時間並延長行駛里程,有助於消除採用障礙。

“高壓系統為我們的電動汽車、可再生能源、電器、交流/直流電源適配器和無數其他應用提供能源效率,”羅蘭說。“這個星球上的人越來越多。有一組固定的資源,我們必須共享它們並更有效地使用它們。必須找到提高效率的創造性方法。”

我們公司的創新為高壓系統的所有功能領域提供了安全、高效和可靠的解決方案:

.GaN和碳化矽(SiC)等寬帶隙材料可實現高效的功率轉換,減少功率損耗並提高高壓系統的效率。例如,我們的隔離式柵極驅動器與 EV 車載充電器和牽引逆變器中的碳化矽開關配對,以提高效率並減少驅動系統的重量、尺寸和能源浪費。
.高壓系統的傳感和監控技術可幫助工程師準確測量電壓以提高安全性和可靠性。這使設計人員能夠通過降低設計餘量和充分利用電源開關來降低成本。
.隔離電路以電子方式將兩個域分開,同時允許電源或信號在不危及人身安全的情況下傳輸穿過屏障,使電路免受接地電位差的影響並提高抗噪性。我們的磁隔離和電容隔離技術可實現具有強大隔離屏障的安全高壓系統。
.低延遲實時控制技術可對使用 GaN 或 IGBT 開關的複雜電源拓撲進行可靠控制,從而提高高壓系統的穩健性和功率密度。

“有許多挑戰使得全面設計高壓系統變得困難,”Roland 說。“我們公司在應對這些挑戰方面處於獨特的地位,因為我們擁有自己的無縫協作的創新設計,以及製造、測試和組裝以及包裝能力,使我們的客戶能夠創造出安全、可靠且價格合理的產品”

註:1毫焦耳是千分之一焦耳。焦耳代表持續一秒鐘的一瓦功率的能量。

資料來源: 德州儀器

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