logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.

Artikkelin on kirjoittanut Jonathan Liao, joka toimii onsemin Automotive Traction Solutions -ryhmän tuotelinjapäällikkönä. 

Sähköajoneuvojen (EV) käyttöönotto on kasvussa, mitä vauhdittavat kuluttajien kasvavat vaatimukset, ympäristöhuolet, sääntely sekä saatavilla olevat vaihtoehdot. Goldman Sachsin tuoreen tutkimuksen mukaan sähköautojen osuus maailmanlaajuisista autokaupoista oli 10 prosenttia vuonna 2023. Vuoteen 2030 mennessä ennusteen odotetaan kasvavan 30 prosenttiin ja vuoteen 2035 mennessä sähköautojen osuus voisi olla puolet maailmanlaajuisesta automyynnistä.

Yksi suurimmista sähköautojen käyttöönoton esteistä on kuitenkin "toimintasädeahdistus", eli pelko siitä, ettei akkulatausten välillä voi matkustaa toivottua etäisyyttä. Ratkaisu tähän on ajoneuvon toimintasäteen kasvattaminen ilman merkittävää kustannusten nousua. Tämä artikkeli havainnollistaa, kuinka piikarbidi eli SiC-transistorien eli mosfetien käyttö vetoinvertterissä voi pidentää sähköauton toimintasädettä jopa 5 prosenttia. Lisäksi käsitellään, miksi jotkut laitevalmistajat ovat olleet haluttomia siirtymään piipohjaisista IGBT- transistoreista SiC-piireihin, sekä onsemin ponnisteluja lievittää näitä huolia ja lisätä luottamusta tähän kehittyvään laajan kaistaeron puolijohdeteknologiaan.

Auton vetoinvertterin trendit 

Vetoinvertteri (pääinvertteri) sähköajoneuvossa muuntaa akkujännitteen tasavirrasta (DC) vaihtovirraksi (AC), jota sähköinen vetomoottori tarvitsee ajoneuvon liikuttamiseen. Viimeaikaisia trendejä vetoinverttereiden suunnittelussa ovat: 

  • Tehon kasvattaminen: Mitä suurempi invertterin teho on, sitä nopeammin ajoneuvo kiihtyy ja reagoi kuljettajaan.
  • Hyötysuhteen maksimoiminen: Invertterin kuluttamaa tehoa on vähennettävä, jotta käytettävissä oleva teho vetoon lisääntyy.
  • Korkeampi jännite: Viime aikoihin asti 400 V akut ovat olleet yleisimpiä, mutta autoteollisuus siirtyy kohti 800 V järjestelmiä virran, kaapelipaksuuden ja painon vähentämiseksi. Sähköauton vetoinvertterin on pystyttävä käsittelemään tämä korkeampi jännitetaso ja käyttämään siihen sopivia komponentteja.
  • Painon ja koon vähentäminen: SiC:llä on suurempi tehotiheys (kW/kg) verrattuna piipohjaisiin IGBT:ihin. Suurempi tehotiheys voi pienentää järjestelmän kokoa (kW/litra), mikä auttaa vähentämään vetoinvertterin painoa ja vähentämään sähkömoottorin kuormitusta. Keveämpi ajoneuvo auttaa pidentämään toimintasädettä samalla akulla, pienentäen voimansiirtolinjaa ja lisäten tilaa matkustajille sekä tavaralle.

 

Kuva 1: Sähköautojen vetoinvertterin suunnittelun uusimpia trendejä.

SiC:n edut piihin verrattuna 

Piikarbidilla on materiaalina useita etuja piihin verrattuna, mikä tekee siitä paremman valinnan vetoinverttereiden suunnitteluun. Ensimmäinen on sen fyysinen kovuus – 9,5 Mohsia verrattuna piin 6,5 Mohsiin – mikä tekee siitä paremman korkeapaineisiin sintrausprosesseihin ja antaa sille suuremman mekaanisen lujuuden. Sen lämmönjohtavuus (4,9 W/cm.K) on yli nelinkertainen piihin (1,15 W/cm.K) verrattuna, mikä tarkoittaa, että se voi toimia luotettavasti korkeammissa lämpötiloissa siirtämällä lämpöä tehokkaammin.

Lisäksi SiC:llä on kahdeksankertainen läpilyöntijännite (2500 kV/cm vs 300 kV/cm), ja sen laajan kaistaeron ominaisuudet mahdollistavat sen kytkeytymisen päälle ja pois päältä nopeammin, mikä tekee siitä paremman valinnan sähköautojen yhä korkeamman jännitteen (800 V) arkkitehtuureihin. Lisäksi sen laaja kaistaero tarkoittaa, että SiC:n häviöt ovat pienemmät kuin piin.

Miksi SiC-piireihin siirtymistä epäröidään?

Huolimatta SiC:n ilmeisistä eduista jotkut autoteollisuuden laitevalmistajat ovat olleet hitaita siirtymään perinteisemmistä, piipohjaisista kytkentälaitteista, kuten IGBT:stä, vetoinverttereissä. Tähän on syynä monia SiC:tä koskevia käsityksiä:

  • ei ole kypsä teknologia
  • on vaikea toteuttaa
  • ei ole saatavilla vetosovelluksiin sopivassa koteloinnissa
  • tarjonta ei ole yhtä helposti saatavilla kuin piipohjaisten laitteiden
  • on kalliimpi kuin IGBT:t

Seuraavaksi osoitamme, miksi nämä käsitykset ovat perusteettomia ja miksi OEM-valmistajien tulisi luottavaisesti käyttää SiC-teknologiaa sähköautojen vetoinverttereissä.

SiC:n hyödyt vetoinvertterin hyötysuhteessa 

Ensimmäinen askel luottamuksen rakentamisessa on osoittaa SiC:n selkeä suorituskykyetu vetoinvertterien suunnittelussa. onsemin NVXR17S90M2SPB (1,7mΩ Rdson) ja NVXR22S90M2SPB (2,2mΩ Rdson) EliteSiC Power 900 V -tehomoduuleja simuloitiin piiritason suunnitteluohjelmistolla ja niiden suorituskykyä verrattiin onsemin 820 A VE-Trac Direct IGBT:hen. Simuloinnit osoittivat, että:

  • 450 V DC-väyläjännitteellä ja 550 Arms tehonsyötöllä 10 kHz kytkentätaajuudella SiC-moduulien liitoslämpötila (Tvj) (111 °C) oli 21 % alhaisempi kuin IGBT:n (142 °C) samoissa jäähdytysolosuhteissa.
  • Verrattuna IGBT:hen, NVXR17S90M2SPB:n keskimääräiset kytkentähäviöt olivat 34,5 % alhaisemmat, kun taas NVXR22S90M2SPB:n häviöt olivat 16,3 % alhaisemmat.
  • Kokonaisenergiatappiot olivat yli 40 % pienemmät kokonaisessa vetoinvertterisuunnittelussa, joka toteutettiin NVXR17S90M2SPB:llä, kun taas NVXR22S90M2SPB:n käytöllä saavutettiin jopa 25 % pienemmät tehohäviöt verrattuna IGBT-pohjaiseen suunnitteluun.

Vaikka nämä parannukset olivat spesifisiä vetoinvertterille, ne tarkoittavat 5 prosentin hyötysuhdeparannusta koko sähköauton suorituskyvyssä, mikä mahdollistaa 5 prosentin lisäyksen toimintasäteeseen. Esimerkiksi sähköauto, jossa on 100 kW:n akku ja 500 kilometrin toimintasäde, voisi kulkea jopa 525 kilometriä onsemin EliteSiC-tehomoduuleihin pohjaavalla vetoinvertterillä. Merkittävää on myös, että tällaisen vetoinvertterin kustannukset olisivat 5 prosenttia alhaisemmat kuin piipohjaisten IGBT:iden.

SiC tarjoaa suuremman tehonsyötön

Laitevalmistajille, jotka harkitsevat siirtymistä pois IGBT-teknologiasta, onsemi tarjoaa SiC-moduuleja, joissa on samanlainen mekaaninen kokoluokka. Tämä helpottaa integraatiota ja mahdollistaa käyttöönoton ilman muutoksia valmistusprosessiin. Lisäksi ne tarjoavat lisäetuna suuremman tehonsyötön samalla liitoslämpötilalla.

Esimerkiksi NVXR17S90M2SPB voi syöttää 760 Arms verrattuna IGBT:n 590 Arms (Tvj = 150 ºC), mikä merkitsee 29 prosentin tehonlisäystä. Lisäksi onsemi sintraa SiC-sirut suoraan kuparilevyyn, mikä mahdollistaa jopa 20 prosenttia pienemmän lämpöresistanssin laitteen liitoksen ja jäähdytysnesteen välillä.

Kuva 2: onsemin SiC-kotelointi tarjoaa alansa johtavan alhaisen lämpöresistanssin.

Siirtovalettu kotelointi, joka käyttää edistynyttä liitäntätekniikkaa, edistää osaltaan näiden moduulien korkeaa tehotiheyttä ja tarjoaa myös alhaisen siruinduktanssin, mikä on tärkeää korkean kytkentätehokkuuden kannalta). Korkeampi kytkentätaajuus voi pienentää järjestelmän joidenkin passiivisten komponenttien kokoa ja painoa. Lisäksi tämä kotelointityyppi, joka kestää jopa 200 °C käyttölämpötiloja, vähentää OEM-valmistajien jäähdytystarpeita ja mahdollistaa pienempien pumppujen käytön lämmönhallinnassa.

Siirtyminen SiC-piireihin kannattaa myös vetoinvertterin ulkopuolella

Kun sähköautojen akkujännitteet kasvavat, sähkövirtoja voidaan alentaa saman tehon saavuttamiseksi. Järjestelmätasolla tämä tarkoittaa, että autossa käytettävät kaapelit ohenevat. Siirtyminen SiC-teknologiaan tulee yhä loogisemmaksi, sillä SiC-komponentit tuottavat vähemmän lämpöä kuin pii, mikä mahdollistaa entistä korkeamman tehotiheyden paitsi vetoinverttereissä, myös laajemmassa sähköauton arkkitehtuurissa.

Ei huolta toimituksista

onsemi on investoinut merkittävästi täysin integroidun ja kypsän SiC-toimitusketjun ja ekosysteemin luomiseen, johon sisältyvät epitaksia- eli kasvatusvalmistus, 150 millimetrin tuotteiden (ja suunnitteilla olevien 200 millimetrin tuotteiden) valmistus, erilliset komponentit, integroidut piirilaitteet, moduulit ja referenssisovellussuunnitelmat. Yli vuosikymmenen kestänyt kehitystyö ja onsemin asiantuntemus voivat hälventää kaikki autoteollisuuden OEM-valmistajien epäilykset SiC-teknologiaan siirtymisestä.

MORE NEWS

Pii on edelleen voimissaan sähköautoissa

Sähköautojen yleistyminen kiihtyy kovaa vauhtia, ja samalla kasvaa tarve tehokkaille ja luotettaville tehoelektroniikkaratkaisuille. Vaikka markkinoilla on viime vuosina puhuttu paljon piikarbidin (SiC) ja galliumnitridin (GaN) kaltaisista uusista puolijohdemateriaaleista, Infineon Technologies osoittaa, että myös perinteisellä piillä on edelleen merkittävä rooli sähköajoneuvojen voimansiirroissa.

Canatu haluaa kalvonsa laajemmille markkinoille

Canatu haluaa viedä läpinäkyvät, johtavat kalvonsa uusille markkina-alueille. Toimitusjohtaja Juha Kokkosen mukaan yhtiön tavoitteena on laajentaa hiilinanoputkikalvojen käyttöä ADAS-sovellusten ulkopuolelle kohti uusia, korkean lisäarvon markkinoita. - Tämä yhteiskehityshanke DENSOn kanssa on merkittävä askel kohti parempaa suorituskykyä, ja se avaa ovia aivan uudenlaisiin käyttökohteisiin, kuten esimerkiksi aurinkokennoihin, Kokkonen sanoo.

Varo Bluetoothin piilotettuja vaaroja!

Bluetooth on monelle tuttu ja kätevä tapa yhdistää laitteita langattomasti, olipa kyse sitten kuulokkeista, kaiuttimista tai älykodin laitteista. Mutta harva tietää, että tämä arkipäiväinen teknologia voi myös altistaa käyttäjänsä vakaville tietoturvauhkille.

Claude yrittää Google-käyttäjien Copilotiksi

OpenAI:n entisten työntekijöiden perustama Anthropic tuo tekoälyavustajansa syvälle Google Workspace -ympäristöön. Käytännössä Claude-tekoäly pyrkii tarjoamaan saman, mitä Microsoftin Copilot tekee 365-käyttäjille.

6,9 miljardin dollarin kauppa peruuntui

Amerikkalainen puolijohdevalmistaja onsemi on vetäytynyt yritysostoaikeistaan Allegro MicroSystemsin suhteen. Yhtiö ilmoitti tänään, ettei se enää jatka 6,9 miljardin dollarin arvoisen yrityskaupan tavoittelua. Tarjouksen mukaan onsemi olisi maksanut 35,10 dollaria käteisellä jokaisesta Allegron osakkeesta.

Jo 1800 laajennuskorttia mikroBUS-väylään

Sulautettujen ratkaisujen kehittäjä MIKROE on saavuttanut merkittävän virstanpylvään julkistamalla järjestyksessään 1800. Click-laajennuskortin mikroBUS-väylään. Uutuus on Stephano-I Click, ja se tuo WiFi- ja Bluetooth Low Energy -yhteydet helposti liitettäväksi mihin tahansa sulautettuun sovellukseen.

Ledivalojen hallinta täysin yhdelle sirulle

Novosense Microelectronics on julkaissut uuden NSUC1500-Q1 -piirin, joka integroi autojen ledipohjaisten valaistusjärjestelmien hallinnan täysin yhdelle sirulle. Uutuus tuo merkittäviä etuja autonvalmistajille ja moduulikehittäjille, jotka hakevat entistä pienempiä, älykkäämpiä ja energiatehokkaampia ratkaisuja sisä- ja ulkovalaistukseen.

Windows 10 -tuen loppuminen tuo kissanpäivät verkkorikollisille

Microsoftin ilmoitus Windows 10 -käyttöjärjestelmän tuen päättymisestä lokakuussa 2025 merkitsee suurta murroskohtaa tietoturvassa – mutta ei pelkästään käyttäjien näkökulmasta. Verkkorikollisille luvassa on nimittäin todelliset kissanpäivät, mikäli yritykset eivät nopeuta siirtymistä uudempiin järjestelmiin.

Auto tunnistaa digiavaimen pian pidemmän matkan päästä

STMicroelectronics on julkaissut uuden sukupolven NFC-lukijat, jotka mahdollistavat auton oven avaamisen digitaalisella avaimella jopa 70 % pidemmältä etäisyydeltä kuin aiemmat ratkaisut. Uudet ST25R500- ja ST25R501-vastaanottimet ovat suunniteltu erityisesti autoteollisuuteen, ja ne täyttävät Car Connectivity Consortiumin (CCC) Digital Key -standardin tiukat vaatimukset.

Piirisuunnittelun työkalujen myynti kasvoi lähes 5 miljardiin dollariin

Elektroniikkasuunnittelun (Electronic System Design, ESD) työkalujen maailmanlaajuinen myynti nousi ennätykselliseen 4,93 miljardiin dollariin vuoden 2024 viimeisellä neljänneksellä, kertoo SEMI-teknologiayhteisöön kuuluva ESD Alliance tuoreessa EDMD-raportissaan. Kasvua edellisvuoden vastaavaan ajanjaksoon nähden kertyi 11 prosenttia.

Intel myy yli puolet Alterasta, tekee isot tappiot

Intel on ilmoittanut myyvänsä 51 % omistuksestaan FPGA-valmistaja Alterassa pääomasijoitusyhtiö Silver Lakelle. Kaupan arvo perustuu 8,75 miljardin dollarin kokonaisarvostukseen Alteralle. Tämä tarkoittaa, että Intelin osuus myynnistä on noin 4,46 miljardia dollaria – huomattavasti vähemmän kuin yhtiö maksoi koko Alterasta vuonna 2015.

Eurooppalaiset autonvalmistajat lopettivat viennin Yhdysvaltoihin

Yhdysvaltojen autokauppa koki järistyksen, kun useat eurooppalaiset ja japanilaiset autonvalmistajat, kuten Audi, Jaguar Land Rover ja Mitsubishi, ilmoittivat keskeyttävänsä ajoneuvojen viennin Yhdysvaltoihin. Syynä on Trumpin hallinnon 2. huhtikuuta voimaan astunut 25 prosentin tullimaksu tuontiautoille ja osille.

Linux sopii kriittiseen sulautettuun laitteeseen

Yhä tiiviimmin verkottuneessa maailmassa, jossa kyberuhat ovat jatkuvasti läsnä, yritykset kohtaavat yhä enemmän haasteita suojellessaan järjestelmiään ja tietojaan kyberhyökkäyksiltä. KontronOS on IoT-turvallisuuteen kehitetty käyttöjärjestelmä.

FakeUpDates jatkaa riesojen kärjessä

Check Pointin tietoturvatutkijoiden mukaan FakeUpdates ja RansomHub hallitsivat haittaohjelmatilastoja maaliskuussa 2025. Samalla Lumma Stealer levisi ympäri maailmaa PDF-tiedostojen ja väärennettyjen Robloxpelien kautta.

Lisää huonoja uutisia Nokialle: verkkoihin investoidaan entistä vähemmän

Televerkkoinvestoinnit jatkoivat laskuaan vuonna 2024, mikä tuo lisää paineita alan laitevalmistajille – myös suomalaiselle Nokialle. Markkinatutkimusyhtiö Dell’Oro Groupin mukaan maailmanlaajuinen operaattoreiden langattomiin ja kiinteisiin verkkoihin tekemien investointien kokonaismäärä putosi viime vuonna 8 prosenttia. Samalla tietoliikennelaitteiden valmistajien tulot laskivat 11 prosenttia.

Uusi akku taipuu mihin muotoon tahansa

Linköpingin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet pehmeän, venyvän ja muotoiltavan akun, joka toimii jopa nestemäisenä. Akkua voi puristaa, venyttää tai muotoilla haluamaansa muotoon – ja se säilyttää silti toimivuutensa. Uusi materiaali mahdollistaa esimerkiksi sen, että akku voidaan pursottaa ulos 3D-tulostimesta ja valaa suoraan osaksi laitteen muotoilua.

OnePlus toi Watch 3:n “uudelleen”

OnePlus aloitti Watch 3 -älykellonsa virallisen myynnin Suomessa ja muualla Euroopassa viime viikolla, hieman yllättävästi uudelleen. Julkaisun alkuperäinen aikataulu helmikuussa meni uusiksi, kun kellon takakannesta löytynyt kirjoitusvirhe viivästytti toimituksia. Nyt korjattu versio on saapunut jälleenmyyjille.

Ruotsalaisyritys tuo Rust-kielen Volvoon

Ruotsalainen teknologiayritys Grepit on auttanut Volvoa ja Polestaria tuomaan uuden ohjelmointikielen, Rustin, osaksi sähköautojensa sisäisiä järjestelmiä. Kyseessä on maailman ensimmäinen sarjatuotannossa käytettävä ECU (ajoneuvon ohjausyksikkö), joka on ohjelmoitu kokonaan Rustilla.

GaN voittaa taistelun tehomarkkinoista

SiC vai GaN vai MOSFET vai IGBT:t? Jokaisella on oma paikkansa. Power Integrations uskoo galliumnitridiin teknologiana. Lopulta se valtaa markkinat aina satojen kilowattien teholuokkiin asti.

Aurinkosähkö hiipui alkuvuonna

Sähköteknisten tuotteiden tukkumyynnin arvo laski alkuvuonna 1,1 prosenttia verrattuna vuoden takaiseen ajanjaksoon, kertoo Sähköteknisen Kaupan Liitto ry (STK) tuoreessa tilastossaan. Tammi–maaliskuussa 2025 tukkumyynnin arvo oli 255 miljoonaa euroa.

Linux sopii kriittiseen sulautettuun laitteeseen

Yhä tiiviimmin verkottuneessa maailmassa, jossa kyberuhat ovat jatkuvasti läsnä, yritykset kohtaavat yhä enemmän haasteita suojellessaan järjestelmiään ja tietojaan kyberhyökkäyksiltä. KontronOS on IoT-turvallisuuteen kehitetty käyttöjärjestelmä.

Lue lisää...

Joskus yksittäinen komponentti voi olla vaarallinen takaovi

Yritykset investoivat valtavasti kyberturvallisuuteen suojatakseen verkkojaan ja sovelluksiaan. Silti, kaikista suojaustoimista huolimatta, verkkorikolliset onnistuvat vuosi vuodelta entistä paremmin. Miten tämä on mahdollista, kysyy Lenovon tietoturva-asiantuntija Steven Antoniou?

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: 6G
Oulussa 13.5.2025 (rekisteröidy)
Espoossa 14.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article