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国产碳化硅 就找明古微
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引言
焊接,作为工业制造的“钢铁缝纫术”,其装备性能直接决定着产品质量、生产效率与能源成本。在“双碳”国策与工业4.0智能升级的双重驱动下,传统IGBT逆变焊机正面临能效瓶颈、体积笨重与高温可靠性不足的严峻挑战。碳化硅(SiC)功率器件,以其高频、高效、高结温的革新性优势,正成为推动焊机产业向绿色、智能、轻量化转型的核心引擎。
01
市场与趋势:为什么SiC焊机已是必然选择
规模与增速
• 当前,中国电焊机整体市场规模已达千亿级别,行业正处在结构性升级的关键节点。其中,逆变焊机作为绝对主流,其占比预计在2025年将高达85%。
• 值得注意的是,作为升级方向的智能焊机市场正快速增长,2025年规模预计将突破420亿元。在这一进程中,SiC焊机的渗透率正在加速提升,已从前瞻预测步入大规模应用落地阶段,开始全面替代IGBT成为市场新主流。
政策与标准驱动
• 全球性法规(如欧盟(EU) 2019/1784)及中国GB 28736-2012《电焊机能效限定值及能效等级》 对焊机效率提出严苛要求。
• 传统IGBT焊机(20kHz级)能效多被限制在二级(≤86%),而爱仕特SiC方案(70kHz以上)可轻松实现一级能效(≥90.47%),日趋严格的能效法规正加速技术迭代。
经济性验证
• 以500A气保焊机(NBC-500SIC)为例:每月可节省电费约614元,设备增加的初始投资回收期仅需60天,长期使用成本优势显著。
▲碳化硅与IGBT焊机性能及经济性对比
02
技术优势:SiC如何重塑焊机性能边界
动态性能跃升
• SiC的高开关频率允许使用更小的滤波电抗,极大减小了主电路时间常数,使电弧更稳定、控制更精准,完美契合自动化焊接的严苛要求。
效率大幅提升
• SiC器件极低的开关损耗与近乎零的反向恢复损耗,助力整机效率突破93%,相比IGBT方案(85%-90%),能耗显著降低。
体积重量锐减
• 高频化使磁性元件(变压器、电感)体积重量锐减约50%,结合更小的散热系统,焊机设计得以更紧凑、更便携。
高温可靠性革命
• SiC器件结温可稳定运行于175°C,较IGBT极限提升25℃。配合Si3N4陶瓷基板与AMB(活性金属钎焊)工艺,模块热阻显著降低,无惧造船、桥梁等户外高温恶劣工况。
03
核心攻略:四大拓扑的SiC选型逻辑与推荐
全桥逆变电路
• 拓扑特点:4开关管H桥结构,功率密度高、控制精度好,广泛用于MIG/MAG焊、手工电弧焊等中大功率场合。
• SiC核心价值:降低开关损耗,提升频率至70kHz以上,从而缩小变压器体积,同时将系统效率推升至93%以上。
• 爱仕特选型指南:
▲SiC器件选型推荐
半桥逆变电路
• 拓扑特点:由2个开关管和2个分压电容构成,结构简化,成本更具优势,常见于输出功率<300A的中小功率焊机。
• SiC核心价值:在成本敏感型应用中,实现效率与价格的完美平衡,帮助客户打造高性价比的“爆款”机型。
推挽逆变电路
• 拓扑特点:2个开关管交替导通驱动中心抽头变压器,变压器利用率高,但开关管承受的电压应力较大(通常为2倍Vin),适用于中等功率场合。
• SiC核心价值:SiC器件的高耐压(≥1200V)特性天然契合推挽拓扑的高压应力需求,同时其高频优势能充分发挥变压器效率。
双管正激逆变电路
• 拓扑特点:两开关管串联同步通断,开关管电压应力低,无需复杂的磁复位电路,适用于成本敏感且需高可靠性的中小功率焊机。
• SiC核心价值:利用SiC的低导通损耗和高速开关,进一步提升本就高效的正激拓扑的功率密度和轻载效率。
国产碳化硅,就找明古微——感谢深圳市明古微半导体有限公司长期对本公众号的赞助与支持,深圳市明古微半导体有限公司作为爱仕特科技碳化硅MOS/SBD、中科本原DSP、乐山希尔整流桥堆/FRD等的核心代理商,与其深度合作并联合开发功率模块及电驱、储能系统,为电动汽车、OBC、DC-DC、充电桩、光伏逆变、SVG、PCS、工业电源、家电变频等能源产业提供完整解决方案,更多信息请登录:www.mgmsemi.com
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