Siliziumkarbid-MOSFET kann die Effizienz der Hochfrequenz-Induktionserwärmung erheblich verbessern

Die Hochfrequenz-Induktionserwärmung nutzt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, um das Werkstück zu erwärmen, und die Verteilung seiner Leistungsdichte im erhitzten Werkstück kann bequem durch die Wahl der Frequenz und die sinnvolle Gestaltung der Induktionsspule erreicht werden. Aufgrund der Einschränkung elektronischer Schaltelemente hat die Hochfrequenz-Induktionsheizstromversorgung immer die Elektronenröhren-Oszillationsstruktur übernommen, die nicht nur ineffizient, sperrig und kostspielig ist, sondern auch eine Gefahr für Hochspannung darstellt.

Mit der Entwicklung von Leistungselektronikgeräten erscheinen nach und nach MOSFET, IGBT, SiC und andere neue Schaltgeräte, die die Komponentengrundlage für die Miniaturisierung und hohe Effizienz der Hochfrequenz-Induktionsheizstromversorgung bilden. SiC-MOSFET ist aufgrund seiner hohen Betriebsfrequenz, geringen Leitung und geringen Schaltverlusten das vielversprechendste Halbleiterbauelement für die Hochfrequenz-Induktionsheizstromversorgung.

Abbildung 1: Prinzipielles Blockdiagramm der Hochfrequenz-Induktionsheizstromversorgung

Abbildung 1 zeigt das Prinzipblockdiagramm der Hochfrequenz-Induktionsheizstromversorgung, bei der die Schaltfrequenz des im Wechselrichterkreis verwendeten Leistungsmoduls den Wirkungsgrad und die Lautstärke der gesamten Maschine bestimmt. Um den Wirkungsgrad zu verbessern und das Volumen des Netzteils so weit wie möglich zu reduzieren, ist es notwendig, das Leistungsgerät mit einer höheren Schaltfrequenz arbeiten zu lassen und gleichzeitig die Leitungs- und Schaltverluste zu reduzieren.

Der neue SiC-MOSFET der Firma CREE bietet die Vorteile einer hohen Betriebsfrequenz, geringer Leitungsverluste usw. Er eignet sich sehr gut für den Einsatz in Induktionsheizgeräten, da er die Schaltfrequenz erhöhen, das Volumen des Reaktors und Kondensators des Filtergeräts reduzieren und die Effizienz der gesamten Maschine steigern kann. Helfen Sie Herstellern erfolgreicher Induktionsheizgeräte bei der Einführung einer neuen Generation hochfrequenter, hocheffizienter und kleinvolumiger Produkte.

Abbildung 2: Creesic MOSFET-Chip-Entwicklung

Abbildung 2 zeigt, dass CREE im Bereich SiC ständig Innovationen vorantreibt. Bisher wurde die dritte Generation von SiC-MOSFET-Chips eingeführt. Im Vergleich zur ersten Chipgeneration wurde die Fläche der neuesten SiC-MOSFET-Chips um 42 % reduziert, wodurch Leitungsimpedanz und Leitungsverluste deutlich reduziert wurden.

Abb. 3: Vergleich der Effizienz von SiC MOS und Si MOS unter gleichen Bedingungen

Abb. 3 zeigt den Effizienzvergleich des Prototyps, der unter Verwendung von SiC MOS und Si MOS unter denselben Testbedingungen getestet wurde. Aus der Grafik ist ersichtlich, dass der Einsatz von SiC MOS bei stetig steigender Leistung die Effizienz der Geräte deutlich verbessern und den Produktverlust reduzieren kann.

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