onsemi ofrece una cartera completa de productos de potencia con tecnología líder de MOSFET, banda prohibida ancha, IGBT y módulos de potencia para una amplia variedad de aplicaciones de conversión de energía.
En combinación con nuestros excelentes productos de potencia, onsemi es un socio de valor agregado que ofrece una solución completa desde la protección hasta la conmutación. onsemi está equipado para ayudar a los ingenieros a crear diseños innovadores en aplicaciones de carga de vehículos eléctricos, alimentación de CA-CC y almacenamiento de baterías.
Infraestructura energética
La red energética se enfrenta a un cambio acelerado, con la caída de los precios de la energía solar y el almacenamiento de energía, y con el aumento en la cantidad de cargas de vehículos eléctricos. Estas piezas críticas de infraestructura requieren soluciones con los más altos niveles de eficiencia y confiabilidad. Desde IGBT, MOSFET SuperJunction y dispositivos de WBG, hasta módulos de potencia, controladores de compuerta, amplificadores operacionales y suministros de energía, onsemi tiene todas las piezas para su solución de energía óptima. Desde una red hasta la escala comercial y residencial, tenemos la tecnología, la confiabilidad y el conocimiento de las aplicaciones para permitir la descarbonización de nuestra infraestructura energética.
Energía renovable en vehículos eléctricos
El uso de productos y tecnología de onsemi para crear y distribuir energía limpia a partir de fuentes naturales como el sol, con una eficiencia increíble y en grandes cantidades, permitirá a la futura generación de conductores de vehículos eléctricos pasar más tiempo en la carretera y menos tiempo en el cargador; además de mantener nuestro planeta limpio.
Soluciones de SiC para el mercado de infraestructura energética
El mercado de infraestructura energética, que consta de aplicaciones como inversores solares, sistemas de almacenamiento de energía, estaciones de carga para vehículos eléctricos y suministros de energía ininterrumpidos, está experimentando una transición de los semiconductores de potencia basados en silicio (Si) tradicionales a los semiconductores de potencia basados en carburo de silicio (SiC). Además de las ventajas de los FET de SiC en comparación con los IGBT en estas aplicaciones, se exploran las tendencias en estos mercados que aceleran esta transición. Como se trata de aplicaciones de potencia alta, también se analiza una comparación entre soluciones discretas y modulares. Por último, ya sea que se utilice una solución discreta o un módulo, se necesitarán controladores de compuerta. Por lo tanto, se abordan los criterios de selección de controladores de compuerta de SiC.
Con la descarbonización de los automóviles y otros vehículos de transporte, habrá una necesidad creciente de infraestructura de carga de vehículos eléctricos. Para impulsar los automóviles del futuro se necesitan dispositivos y sistemas robustos, diseñados para la seguridad y la confiabilidad. Los MOSFET de superunión, IGBT, dispositivos de SiC y módulos de alimentación integrados (PIM) de onsemi, junto con nuestros controladores de compuerta, productos de detección, control y potencia periférica, proporcionan una solución de sistema completa para los sistemas de carga de vehículos eléctricos de todo tipo y nivel de potencia. El equipo de carga de vehículos eléctricos se clasifica normalmente del nivel 1 al nivel 4, de acuerdo al nivel de potencia de carga, como se describe a continuación. Para la carga de nivel 1 y nivel 2, la electrónica de potencia principal se encuentra normalmente dentro del vehículo. La tecnología de onsemi para cargadores de a bordo (OBC) se puede consultar en las páginas de soluciones de electrificación de vehículos.
Con el lanzamiento de las soluciones de inversores de tracción VE-Trac, onsemi tiene como objetivo habilitar tres plataformas de diseño: VE-Trac Chip para paquetes personalizados, VE-Trac Dual para soluciones de inversores escalables de densidad de potencia alta y VE-Trac Direct para una implementación rápida de productos, basada en las huellas ampliamente adoptadas de la industria. La amplia gama de soluciones para inversores OBC y de tracción de onsemi aumenta el rendimiento y expande la variedad de opciones disponibles para los diseñadores de sistemas automotrices.
Arquitectura de potencia de 48 V
Una nueva tecnología emergente en el mundo de los vehículos xEV es la de los sistemas MHEV de arquitectura para la capacidad de doble tensión de 48 V. En estos vehículos, la fuente de tensión principal es un paquete de baterías de iones de litio (Li-ion) de 48 V. Estos paquetes de baterías de 48 V son capaces de ofrecer cargas de potencia mucho más altas, en comparación con la batería de 12 V. Se cargan mediante la salida de una máquina eléctrica magnética permanente, denominada Generador de arranque integrado (ISG) o Generador de arranque por correa (BSG). El motor de arranque/generador funciona como motor de arranque y como generador. Carga la batería y suministra corriente a las distintas cargas del vehículo de 48 V. Los motores de arranque/generadores vienen en varios tamaños, formas y niveles de potencia. Se pueden montar en varios lugares a lo largo del tren motriz, representados como P0-P4, con los tipos de potencia más alta ubicados en la transmisión o el eje trasero del vehículo.
Los sistemas automotrices de 48 V aquí están habilitados por soluciones de Semiconductor
A medida que la necesidad de reducir las emisiones de CO2 se vuelve más crítica en la lucha para combatir el cambio climático, la electrificación automotriz se está volviendo más común. Si bien existen muchos enfoques para la electrificación, los sistemas híbridos suaves de 48 V son un camino "fácil" para mejorar la eficiencia del combustible de los vehículos tradicionales con motor de combustión interna (ICE).
También conocidos como generadores de arranque por correa (BSG) y generadores de arranque integrados (ISG), los sistemas de 48 V permiten la funcionalidad de parada y arranque, pero también se pueden usar para aumentar la aceleración, impulsar vehículos eléctricamente para distancias cortas y admitir una gama de sistemas hidráulicos y mecánicos de 12 V, como la dirección asistida, que están migrando a 48 V. En esta presentación, onsemi explora el fundamento de la electrificación, repasa las topologías de sistemas híbridos suaves de 48 V y presenta tecnologías clave de los semiconductores que hacen posibles estos sistemas.
Electrificación de vehículos
La electrificación de vehículos será una tecnología clave para reducir las emisiones de carbono, aumentar la eficiencia de los vehículos y reducir la dependencia del petróleo. Al electrificar vehículos ligeros, podemos reemplazar los sistemas hidráulicos o mecánicos por sistemas eléctricos; por ejemplo, dirección asistida hidráulica con dirección asistida eléctrica y bombas mecánicas o hidráulicas, como una bomba de agua, con una bomba eléctrica. Hoy en día, esto se puede lograr a través de numerosas tecnologías, que incluyen arranque y parada (en sistemas de 12 V y 48 V), vehículo eléctrico de batería (BEV), vehículo eléctrico híbrido (HEV), vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV) y vehículo de celda de combustible (FCEV). Estos nuevos sistemas de tren motriz no solo poseen un mayor número de semiconductores de potencia, sino que estos semiconductores operarán a niveles de tensión de entre 12 y 400 V, resistiendo un entorno automotriz severo, en vehículos que serán parte de un entorno creciente de uso compartido y en aumento. onsemi tiene todas las tecnologías centrales para la electrificación de vehículos. Nuestra oferta de productos y soluciones de potencia incluye IGBT, controladores de compuerta de alta tensión, rectificadores de alta tensión, MOSFET de superunión, CC-CC de alta tensión, así como desarrollos de banda prohibida ancha (WBG) de carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN) para soluciones de próxima generación. Más allá del desarrollo del silicio, las inversiones en empaquetado avanzado incluyen módulos de potencia alta, paquetes enfriados por una o dos caras y enfriados directamente por las dos caras.
Los módulos híbridos de SiC y de MOSFET de SiC mejoran la eficiencia y la densidad de potencia del inversor solar
La demanda mundial de inversores solares continúa aumentando, impulsada tanto por el crecimiento de la energía renovable como por el costo decreciente de la electricidad de los parques solares. Estos parques solares utilizan cadenas de paneles solares con una potencia nominal de 1100 V o 1500 V. El uso de 1500 V reduce el costo total de instalación por kilovatio en comparación con los sistemas de 1100 V, pero requiere tensiones más altas en los circuitos de refuerzo y de inversión del inversor solar. Para reducir los costos de mantenimiento, los parques solares generalmente usan varios inversores intercambiables más pequeños en lugar de un inversor central grande. Veremos cómo aumentar la densidad de potencia de los inversores de 1100 V mediante el uso de módulos de refuerzo de SiC. Los módulos híbridos de SiC configurados en topologías de potencia simétrica o de efecto volante aumentan la densidad de potencia para los inversores de 1500 V. Finalmente, repasamos el beneficio de utilizar diodos de SiC en las etapas de salida de los inversores solares de 1100 V y 1500 V.
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Soluciones SiC para aplicaciones HV sin tracción
La creciente demanda de eficiencia y densidad de potencia en cualquier aplicación dentro de un automóvil híbrido/eléctrico impulsa la necesidad de tener tecnologías de energía innovadoras y más eficientes. Las tecnologías de semiconductores de banda prohibida ancha son la solución para abordar la demanda de tener bajas pérdidas por conmutación y alto rendimiento térmico. En particular, la tecnología SiC es ahora una alternativa confiable y de rendimiento para alcanzar un alto nivel de eficiencia y utilidad no solo en el inversor de tracción, sino también en aplicaciones de carga de a bordo y convertidor CC-CC.
Soluciones de carburo de silicio para vehículos eléctricos
La popularidad generalizada de los vehículos eléctricos (BEV) y eléctricos enchufables (PHEV) continúa creciendo a un ritmo rápido: se estima que en 2019 se vendieron 300 mil BEV en los EE. UU., capturando aproximadamente el 2% de las ventas totales de automóviles nuevos. En cada uno de estos vehículos hay un sistema de carga de a bordo (OBC) que convierte la tensión de CA de la red en tensión de CC para cargar su batería. Este seminario web explora cómo el carburo de silicio (SiC) permite que estos sistemas OBC funcionen de manera más eficiente al reducir las pérdidas por conmutación, minimizar el tamaño y el peso del sistema y proporcionar un costo general más bajo del sistema.
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