TIDA-011012

Referenzdesign: modularer SiC-basierter 50-kW-Halbleitertransformator für Mittelspannungsanwendungen

TIDA-011012

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Überblick

Dieses Design implementiert einen dreiphasigen Halbleitertransformator (SST) auf Basis eines Stromversorgungsmoduls aus Siliziumkarbid (SiC). Die Verwendung einer modularen Architektur ermöglicht das Stapeln mehrerer Wandler-Submodule in Reihe, um die Anforderungen des Mittelspannungsnetzes zu erfüllen. Die Verwendung schnell schaltender SiC-Bausteine ermöglicht es der DC/AC-Stufe, mit 10 kHz und Isolationsstufe der Dual-Aktivbrücke (DAB) bei 100 kHz zu schalten, wodurch die Größe der magnetischen Hochfrequenz-Komponenten reduziert und die Gesamtleistungsdichte erhöht wird. Die Kommunikation zwischen Modulen sorgt für die hohen Isolationsspannungspegel, die für Mittelspannungs-Endgeräte erforderlich sind. Die kaskadierte Topologie verteilt die Netzspannung gleichmäßig über Submodule. Dies ermöglicht die Verwendung von standardmäßigen SiC-Bausteinen mit niedrigerer Spannung bei gleichbleibendem Betrieb mit voller Mittelspannung.

Merkmale
  • Referenzdesign mit 50 kW Nennleistung mit modularer und skalierbarer Architektur.
  • DC-Link mit mittlerer Spannung für 2,2 kV, DC-Link mit niedriger Spannung bei 1,5 kV.
  • H-Brücken-Wandler auf Basis eines SiC-Leistungsmoduls auf der Mittelspannungsseite.
  • Dual-Aktivbrücke (DAB) für isolierte DC/DC-Wandlungsstufe mit Schaltung bei 100 kHz.
  • DC/AC-Wandler mit Schaltung bei 10 kHz im unipolaren Modus.
  • Glasfaserkommunikation zwischen Submodulen für die erforderliche Isolationsspannung.
  • Bidirektionaler Stromfluss, der den Betrieb vom Netz zum Speicher und vom Speicher ins Netz unterstützt.
  • Abmessungen eines einzelnen Moduls: 850 mm × 300 mm × 80 mm.
Ausgangsspannung – Auswahlmöglichkeiten TIDA-011012.1 TIDA-011012.2 TIDA-011012.3 TIDA-011012.4
Vin (Min) (V) 800 1800 1300 2200
Vin (Max) (V) 1300 2200 1500 2200
Vout (Nom) (V) 2200 1500 2200 1300
Iout (Max) (A) 23 33 23 63
Ausgangsleistung (W) 50600 49500 50600 81900
Isoliert/Nicht isoliert Non-Isolated Isolated Isolated Non-Isolated
Eingabetyp AC DC DC DC
Topologie Boost- PFC Full Bridge- Phase Shifted Full Bridge- Phase Shifted Buck- PFC
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Eine voll bestückte Platine wurde nur für Test- und Leistungsvalidierung entwickelt. Sie wird nicht zum Verkauf angeboten.

Designdateien und Produkte

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Produkte

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Isolierte ADCs

AMC1336Verstärkt isolierter Verstärker mit ±1-V-Eingang und präziser Spannungsmessung

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Hall-Effekt-Stromsensoren

TMCS1133Hall-Effekt-Stromsensor, 80 ARMS, 1 MHz, mit AFR und ALARM

Datenblatt: PDF | HTML
Isolierte Gate-Treiber

UCC218915-Q1Isolierter Ein-Kanal-Vortreiber für die Automobilindustrie, ±2,8 A, mit geteilten Ausgängen und DESA

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Isolierte Temperatursensoren

ISOTMP35Einfach isolierter Basis-Temperaturfühler mit 10 mV/°C-Analogausgang, 1,2 °C

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Isolierte Stromversorgungsmodule (integrierter Transformator)

UCC33421Isoliertes 5 V bis 5 V, 1,5 W 5 kVrms-DC/DC-Modul mit integriertem Transformator

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Isolierte Stromversorgungsmodule (integrierter Transformator)

UCC35131-Q1Geregeltes isoliertes Automobil-DC-DC-Modul mit integriertem Trafo, 5,5 V bis 20 VIN, 2 W, 5 kVRMS

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MCUs zur digitalen Stromversorgung in Echtzeit

TMS320F28P650DKC2000™ 32-Bit-MCU, 2x C28x+CLA-CPU, Lock-Step, 1,28-MB-Flash, 16-B-ADC, HRPWM, EtherCAT, CAN-FD, AES

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AMC23C12Verstärkter isolierter Fensterkomparator mit schnellem Ansprechverhalten und einstellbarer Schwelle

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Isolierte ADCs

AMC0306M05Präzisions-Delta-Sigma-Modulator mit ±50-mV-Eingang und verstärkter Isolierung

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Technische Dokumentation

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* Designleitfaden A 50kW SiC-Based Modular Solid-State Transformer for Medium-Voltage Applications Reference Design PDF | HTML 04.06.2026

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