電力模組外殼 - IGBT、SiC、MOSFET 和 GaN 模組外殼製造

 

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電源模組介紹

電源模組是提供電力給半導體器件的基本電路元件,同時提供高效的冷卻和與外部電路的連接。這些模組在機械和熱方面進行了優化,以便於裝配並提高運行的可靠性。常見的結構包括絕緣門雙極型晶體管(IGBT)、碳化矽(SiC)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和氮化鎵(GaN)模組。選擇取決於功率範圍和操作頻率。電源模組製造商設計這些元件以滿足各種應用的特定需求,從消費電子到可再生能源系統。一些世界上最知名的功率電子 OEM 供應商信賴 Layana 公司製造電源模組外殼,也稱為電源模組罩、電源模組殼體、電源模組盒、電源模組蓋、電源模組容器甚至電源模組單元,用於 IGBT、SiC、MOSFET 和 GaN 模組,包括在 埋入射出 期間埋入的零件,此外還包括基板等其他組件。

 

  

IGBT、SiC、MOSFET 和 GaN 電源模組的區別

 IGBT、SiC、MOSFET 和 GaN 電源模組在切換速度及其他關鍵參數上的性能比較

 

注意:此表僅供參考,因為它提供了標準和類型的簡化概述。Layana 提供此信息作為一般指南。需要進行全面的專業評估,以確定哪種類型的電源模組最適合您的項目特定需求。

 

在功率電子領域,SiC、MOSFET、GaN 和 IGBT 模組各自具有獨特的特性,使其適用於不同的應用場景,並在性能、效率和熱特性方面存在明顯差異。

 

 

SiC 模組:具有強大耐熱性的高性能跑車

SiC(碳化矽)模組就像保持高速且燃油高效的跑車,具有非常高的導電效率和熱性能。它們表現出低能量損失,非常適合在穩定運行期間實現高效性能。此外,SiC 模組具有優異的熱導率,能夠承受高達 200°C 甚至更高的溫度,允許它們在高溫環境中可靠運行。這使得它們非常適合高功率和高效率應用,如電動車和工業設備。

 

MOSFET 模組:具有有限溫度處理能力的快速加速汽車

MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)模組可以比作非常快速加速的汽車,在需要快速啟停操作的場景中表現出色。MOSFET 具有低切換損耗和高效率,特別適用於低到中頻率應用,如 DC-DC 轉換器和電源管理模組。然而,它們的熱導率較低,僅能承受高達約 175°C 的溫度,使其在高溫應用中相比 SiC 或 GaN 稍顯不穩定。MOSFET 技術成熟,且成本相對較低,使其成為許多中等功率和頻率應用的理想選擇。

 

GaN 模組:適用於高頻應用和空間受限環境的靈活迷你賽車

GaN(氮化鎵)模組就像能夠快速反應且非常靈活的高性能賽車。它們具有極低的切換損耗和非常快的切換速度,使其在高頻切換中有效。因此,GaN 模組在高頻應用中表現出色,如無線充電、高頻電源和 RF 放大器。此外,GaN 模組提供高效率和出色的熱特性,允許它們在高達 200°C 的溫度下運行。它們還非常適合電源模組的迷你化,適應空間受限的設備如消費電子產品。這些特性使得 GaN 模組在需要高性能和高功率密度的應用中具有高度競爭力。

 

IGBT 模組:具有中等效率和熱導率的穩定可靠長途卡車

IGBT(絕緣門雙極型晶體管)模組可以比作提供穩定性能和適度效率的長途卡車。它們具有較高的切換損耗,但在持續大電流導通(導通狀態)期間非常有效,使其適用於涉及高電流和低切換頻率的應用,如工業驅動和大型電源。IGBT 模組的效率適中,熱性能一般,但在需要穩定運行的大功率應用中仍然扮演著不可或缺的角色。

 

總結

  1. SiC 模組: 高效率,耐熱(超過 200°C),適用於高功率、高性能應用。
  2. MOSFET 模組: 高效率,快速切換,適用於低到中頻率應用,但具有相對較低的溫度處理能力(最高 175°C)。
  3. GaN 模組: 高效率,優秀的高頻切換性能,耐熱(最高 200°C),適用於迷你化和空間受限的應用。
  4. IGBT 模組: 中等效率和熱導率,適用於涉及高電流和低切換頻率的穩定應用。

 

電源模組的應用

電源模組外殼,具有終端和嵌入式塑料模塑部件,適用於電動車、綠色能源、工業機器人、電信基礎設施和 HVAC 系統的應用

 

以 IGBT 為例,相關應用如下:

  1. 半導體產業: 電源模組常用於生產和利用功率電子元件,通過整合 MOSFET 和 IGBT 等關鍵設備來推動效率和迷你化,在製造設備中提供精確的功率控制以確保生產穩定,優化能源使用以節省成本,並通過減少熱量產生和延長設備壽命來解決由於功率密度增加而導致的散熱挑戰。
  2. 交通電氣化: 在交通領域,電源模組對電動車(EV)、混合動力車及其他新型環保交通解決方案至關重要。電源模組優化性能,延長續航里程,並提升充電效率。事實上,電源模組的發展是新型移動解決方案成功的重要貢獻者,也是新型環保產品和技術更快、更廣泛採用的主要推動力。例如,它們也是充電和快速充電站的關鍵元素。通過確保高效的能量轉換和功率控制,電源模組有助於縮短充電時間,提升整體能量利用率,從而加速全球車隊的電氣化。
  1. 機器人和自動化: 電源模組在機器人領域至關重要,用於為自動機器人臂、機器學習驅動的機器人和其他工業自動化系統提供電力。它們確保高效和可靠的運行,對維持精確控制和高生產力至關重要。
  2. 可再生能源和可持續性: 在可再生能源系統中,如太陽能板、太陽能逆變器、風力渦輪機,電源模組對於高效轉換、傳輸和分配清潔能源至關重要。它們通過提高可再生能源來源的可靠性和效率,支持全球向更可持續的未來過渡。
  3. HVAC 系統: 在 HVAC 系統中,電源模組控制和優化暖通空調設備的運行。這些設備和系統的能源管理在很大程度上依賴於電源模組,使它們更高效和有效,從而減少整體能耗。

Layana 公司功率電子綠色能源電動車機器人臂衛星

 

特別是 IGBT 模組是現代功率電子系統中的關鍵組件,設計用於高電流和高電壓的高效處理。了解什麼是電源模組及其關鍵組件對於有效整合電源模組和開發全面的電源模組解決方案至關重要。

 

 

電源模組的關鍵元件

IGBT 電源模組的組裝插圖,包含蓋子、外殼、電源終端、控制終端、芯片、二極體、DBC、焊接和基板。

以 IGBT 為例,電源模組的結構如下:

  1. 電線:確保內部組件之間高效的電氣連接和信號傳輸。
  2. 基板(亦稱為冷卻板或基板):作為散熱器,散發內部組件產生的熱量。
  3. 芯片(二極體):作為整流器並保護 IGBT 免受電壓尖峰的影響。
  4. 芯片(IGBT):負責功率切換和電力控制的核心組件。
  5. 蓋子:提供外部保護並遮蔽內部組件。
  6. DBC(Direct Bonded Copper):提供電氣絕緣和熱導率。
  7. 外殼:保護內部組件免受環境因素如熱、濕氣和物理損壞的影響。
  8. 焊接(DBC 鍊接):維持 DBC 與其他組件之間的結構完整性和電氣連接。
  9. 端子:
    • 電源端子:連接到外部電源。
    • 控制端子:接收模組操作的控制信號。


Layana 的電力模組製造能力

I. 電力模組外殼

電源模組外殼主要由塑料和金屬組件組成,提供機械支撐並促進電源模組在更大系統中的整合。

  • 利用 塑膠埋射模具 開發和生產具有集成金屬終端的電源模組外殼。
  • 電源模組蓋主要透過 塑膠射出 製造,保護電源模組的內部組件。
  • 其他支撐材料
控制終端
基板

II. 基板或冷卻板

  • 基板需要透過 精密金屬沖壓 來控制翹曲和突起等特性,確保有效的散熱。

III. 端子

  • 電源端子通過客製化模具製造。
  • 控制端子也透客製化模具製造。
控制終端

控制端子

電源終端

電源端子

具有嵌入式終端、匯流排、連接器和針腳的電源模組外殼,嵌入在塑料外殼中。

 

 

Layana在埋入射出與塑膠射出方面的能力

      

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項目/類型立式塑膠射出機台卧式塑膠射出機台
噸數範圍 35~250 60噸至200

最大

產品尺寸

英寸: 8.5 x 11 x 6

毫米: 216 x 279 x 150

最大

產品重量

0.1g~500g
精度

模具: ± 0.005mm

產品: ± 0.03~0.05mm

 

 

整合我們在組裝、埋入射出金屬沖壓方面的專業知識,Layana 為客戶提供全面的電源模組解決方案,滿足全球領先的功率電子行業公司的需求。尤其是隨著全球對新能源、電動車和智能設備的需求不斷增長,電源模組市場正迎來前所未有的機遇。Layana 將保持在技術發展的前沿,投入更多資源於研究和開發高效、可靠和節能的產品,以滿足我們客戶不斷演變的需求。