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高電壓技術是使未來走向更永續的關鍵

2023-3-24 03:02 PM| 發佈者: SophieWeng@G| 查看: 518| 評論: 0|來自: 德州儀器

摘要: 全球功耗持續增加，德州儀器認為應藉由高電壓技術的創新，使設計工程師能夠開發更有效率的解決方案，讓電氣化和再生能源技術更容易取得。

隨著全球功耗持續增加，高電壓技術的創新使設計工程師能夠開發更有效率的解決方案，讓電氣化和再生能源技術更容易取得。

德州儀器副總裁暨高電壓產品總經理 Kannan Soundarapandian 表示：「隨著我們每人平均消耗的電力持續增加，永續能源對於如何管理能源使用是極為重要的。我們不能浪費任何一毫焦耳的能源。這也是為什麼高電壓技術的創新是能源永續與成長的關鍵。」

隨著電力需求增加，要在 2 秒內從 0 到 60 mph 加速電動車（EV），需耗費大量電池電力，同時電壓也必須增加，以將熱量損失減到最少。將電力從電池傳輸到電動車的牽引逆變器通常需要較高的電壓來提高效率，其它無數的高電壓系統也是如此。

雖然設計這些系統可能不便宜且相當困難，但與低電壓系統相比，高電壓系統透過傳輸線、電纜和電線將電力儲存和分配到不同類型的負載中，會是一種更有效率的方式。

試想一個簡單的例子：在二十年前，白熾燈泡是家用照明的標準配備。這種燈泡不僅使用壽命較短、容易燒壞，若不小心觸摸到，手指會被其發出的熱能灼傷。

德州儀器負責介面產品的副總裁暨總經理 Roland Sperlich 說道：「此燈泡在發熱過程中就在損耗能源因此效率不佳。對比現今的 LED 燈泡使用壽命長很多，而且燈泡觸摸是涼的，表示這種燈泡更安全且更有效率。」

這兩種的差異就是功率密度（將更多電力輸送功能裝入更小體積的能力）的顯著增加。半導體技術的創新使工程師能夠使用氮化鎵（GaN）等先進材料，以更少的功率完成更多工作，進而縮減電感器尺寸，同時提高裝置的效率和可靠性。現今除了燈泡外，半導體也在節能和簡化從電動車和太陽能電池陣列到 AC/DC 電源變壓器和電信系統的高壓應用設計。

高電壓技術

隨著電氣化變得越來越普遍、受歡迎且容易獲取，全球有越來越多人每天都與高電壓系統為伍。例如，使用 400 伏特或 800 伏特電池組運作的電動車使用高電壓設計來縮短充電時間，並延長行駛里程，有助於消除採用障礙。

Roland 說道：「高電壓系統為我們的電動車、再生能源、電器、AC/DC 電源變壓器和其它無數的應用提供能源效率。地球人口越來越多，而資源數是固定的，我們必須共享資源，並更有效率地使用資源。因此必須尋找有創意方式來提高效率。」

德州儀器的創新解決方案為高電壓系統的所有功能領域提供安全、高效且可靠的解決方案：

如 GaN 和碳化矽（SiC）等寬頻隙材料能夠實現高效的功率轉換，減少功率損耗，並提升高電壓系統的效率。例如，我們的絕緣式閘極驅動器與電動車車載充電器和牽引逆變器中的碳化矽開關配對，以提高效率，並減少驅動系統的重量、尺寸和能源浪費。
高電壓系統的感測和監控技術協助工程師準確測量電壓以提升安全性和可靠性。其允許設計人員透過降低設計利潤，並充分利用電源開關來降低成本。
隔離電路以電子方式分成兩個頻域，讓電源或訊號能在絕緣層間傳輸，同時確保人員安全，使電路免受接地電位差的影響，並提高雜訊抗擾性。我們的磁絕緣與電容絕緣技術可實現具有穩固隔離層的安全高電壓系統。
低延遲即時控制技術實現對使用 GaN 或 IGBT 開關的複雜電源拓撲的可靠控制，進而提升高電壓系統的穩固性和功率密度。

Roland 說道：「許多設計挑戰使得全面使用高電壓系統變得困難重重。本公司在因應這些挑戰方面具有得天獨厚的優勢，因為我們擁有可以無縫共同作業的創新設計，以及製造、測試和組裝以及封裝功能，使我們的客戶能夠創造安全、可靠且價格合理的產品。」

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