Cree diversifierar sin verksamhet till kraft- och RF-produkter

Cree har, för att minska sitt beroende av den konkurrensutsatta belysningsmarknaden, expanderat till kraft- och RF-produkter under varumärket Wolfspeed. Wolfspeed producerar för närvarande avancerade 150 mm epitaxiella kiselkarbidskivor (SiC).

Ingenjörer kan utnyttja denna kapacitet för att konstruera högeffektskopplingskretsar och system med energibesparingar, minskad storlek och tillförlitlighet som inte är möjliga med kommersiellt tillgängliga kiselkomponenter med jämförbara prestanda.

Power MOSFETs

Cree har utvecklat en effekt-MOSFET i kiselkarbid som ger den blockeringsspänning som krävs för snabb växling i dagens högeffektiva effektomvandlare. I kombination med Schottky-dioder med brett bandgap gör detta att konstruktörer kan implementera kritiska switchkretsar med all-SiC-komponenter för solcellsinverterare, industriella motordrifter och PFC (effektfaktorkorrigering), boost och högfrekventa likströmsarkitekturer med reducerade switchförluster på tre gånger de som kan uppnås med kommersiellt tillgängliga kisel power MOSFETs med jämförbar klassificering.

MOSFETs är fälteffekttransistorer som är försedda med ett isolerande skikt mellan käll- och dräneringsområdena och grinden. En MOSFET kan arbeta antingen i förstärknings- eller utarmningsläge beroende på dess dopningsnivå mellan n-skikten och p-skikten; dess on-state-resistans bestäms av strömmen som flyter mellan drain och source; dess värde beror på både gate-spänning och drain-source-spänningsvärden.

MOSFET-datablad anger en maximal spänning mellan dränering och källa som, om den överskrids, kan leda till överdriven effektavledning och eventuellt haveri. Därför måste alla enheter som överskrider sin maximala spänning mellan drain och source anslutas via dioder för att skyddas, annars riskerar de att skadas av för hög effektavledning och gå sönder helt och hållet. Ökad spänning mellan gate och source minskar livslängden samtidigt som det leder till dålig RDSon.

Solcellsväxelriktare

Solcellsväxelriktare är viktiga komponenter i systembalansen (BOS) som omvandlar variabel likström från solpaneler till växelström med nätfrekvens, vilket ger växelström som antingen kan matas in i elnätet eller driva solcellssystem för bostäder och kommersiella fastigheter. Solcellsväxelriktare erbjuder vanligtvis specialfunktioner som är skräddarsydda för fotovoltaiska solenergisystem, t.ex. spårning av maximal effektpunkt och skydd mot ölandning.

Traditionellt omvandlar stora centrala växelriktare eller strängväxelriktare likström från flera solpaneler till växelström i ett enda steg - det här systemet finns vanligtvis i större bostads- och kommersiella system med solpaneler på taket som producerar betydande mängder el.

Mikroväxelriktare isolerar varje solpanel elektroniskt från de närliggande modulerna och möjliggör optimal effektskörd genom spårning av maximal effektpunkt på modulnivå, vilket säkerställer att skuggproblem, snö eller skräp på en panel eller ett delvis skuggat tak inte dramatiskt minskar systemets totala effekt.

Solcellsväxelriktare kan anslutas till batterier för att hantera laddning och urladdning av energi från dem, vilket hjälper till att organisera batteriets laddnings-/urladdningsprocesser. Även om den här hybridväxelriktaren är relativt ovanlig i Australien är den perfekt för hem med tak som vetter åt olika håll eller komplexa takkonstruktioner; dessutom bidrar den till att minska kabeltrassel och förenklar lagerhanteringen.

Styrning av motorstyrning

Motorstyrningar (även kallade VFD eller frekvensomriktare) är en integrerad del av maskiner och används för att reglera DC- och AC-motorhastigheter till önskade nivåer. Det finns olika metoder för att göra detta, t.ex. linjär styrning eller pulsbreddsmodulering (PWM); PWM är för närvarande den vanligaste metoden på grund av dess högre effektivitet.

Motordrivna enheter är beroende av en styrenhet som består av en användargränssnittsenhet, en feldetektor och en förstärkarkrets för att fungera effektivt. Användargränssnittet gör det möjligt för operatörer att interagera med motorstyrningen via inmatningsenheter som tangentbord, potentiometrar och omkopplare; medan feldetektorn jämför insignaler med referenssignaler för att generera en utsignal som visar hastighetsfel; slutligen ökar eller minskar förstärkarkretsen drivspänningen beroende på denna utsignal.

Gate-drivkretsen fungerar som en mellanhand mellan styrenheten och effekthalvledarswitchar som MOSFETs och IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). Den omvandlar styrsignaler med låg strömstyrka från mikrokontrollern till strömpulser med hög strömstyrka som aktiverar omkopplarna, varvid dessa pulser omvandlas till växelström som går genom motorspolarna för önskad hastighet. Omkopplarpar med motsatt polaritet kan sedan aktiveras för att vända riktningen, vilket eliminerar manuellt byte av ledningar för att ändra rotationen.

Elektriska fordon

Elfordon drivs med elektricitet i stället för bränsle och kan laddas från förnybara källor eller elnätet. Som ett resultat av detta ger EVs mycket lägre utsläpp och buller jämfört med sina motsvarigheter som drivs med fossila bränslen, med mycket snabbare accelerationstider samt möjlighet att använda regenerativ bromsning för att omvandla rörelseenergi tillbaka till elektricitet.

Den globala försäljningen av elfordon ökar snabbt, drivet av nationell politik och incitament samt priskonkurrens. Försäljningen av elbilar beräknas uppgå till 17 miljoner enheter 2024, vilket skulle innebära att uppskattningsvis 6 miljoner fat olja per dag inte behöver förbrukas - vilket motsvarar ungefär var femte bil på vägarna!

Tillverkare av elbilar letar efter sätt att sänka kostnaderna och förbättra prestandan genom att utveckla battericellstekniken. Deras mål är bland annat att öka energitätheten och livslängden samtidigt som de utvecklar hybridelektriska drivlinor, laddningsinfrastrukturer och plug-in-lösningar.

Elfordon kräver batterier av hög kvalitet och tillförlitlighet som ger långsiktig prestanda och säkerhet. De flesta elbilsbatterier använder litiumjonceller som är packade i cylindriska, prismatiska eller påsliknande höljen; deras kapacitet mäts vanligtvis i kilowattimmar och fungerar som deras primära kraftkälla.

Cree's kiselkarbidteknologier möjliggör innovativa kraftlösningar för elfordon. De möjliggör effektivare omvandling av energi till framdrivning, mindre, lättare batterier och minskade kostnader; allt detta bidrar till att göra elbilar mer prisvärda samtidigt som övergången från fossila bränslen till förnybar energi påskyndas.