革新綠氫電解槽應用，安森美集成模塊和全SiC功率模塊樹效率標桿
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該行業正經歷快速增長，原因包括技術進步、與可再生能源的融合、政策和投資支持以及分布式生產。高溫電解和先進膜材料等創新技術正在提高效率和可擴展性。混合系統正在研發中，以確保綠氫的穩定供應。政府和私營部門的支持對于拓展氫經濟至關重要，小型模塊化裝置正部署在靠近終端用戶的位置，以降低運輸成本并提高靈活性，從而滿足不同的需求水平。
功率轉換是氫電解系統的關鍵環節，涉及將來自電源的電能轉換為電解所需的形式。核心組件包括整流器和直流 - 直流轉換器，它們能高效管理和轉換電能。功率模塊解決方案將這些組件整合為一體化系統，具有可擴展的模塊化設計、用于散熱的高效熱管理系統以及保障最佳性能和安全性的精密控制系統。
本系統解決方案指南深入概述了綠氫電解槽應用，探討了新興的市場和技術趨勢，并重點介紹了安森美（onsemi）為該領域量身定制的全面且高效的功率解決方案。
下面的框圖展示了采用安森美推薦產品的綠氫電解槽系統方案， 集成了安森美旗下的智能電源與感知技術，其中大部分功能模塊器件（ 包括功率模塊及分立器件、 柵極驅動器、 標準集成電路 (IC) 與信號類產品） 均可從安森美豐富的產品組合中獲取。
高功率集成模塊 (PIM)
QDual 3 系列 IGBT 模塊不僅能提升功率密度， 在特定拓撲結構下， 輸出功率比現有同類競爭產品高出 10% 。 模塊內置的 FS 7 IGBT 技術可實現出色的效率， 既能降低成本， 又能簡化設計流程。
在兆瓦級能源基礎設施系統中， 通常采用 3 個 QDual 3 半橋模塊構成一個三電平拓撲結構。 通過將多個 QDual 3 模塊并聯， 單個系統可實現 1.2MW（ 需 18 個 QDual 3 模塊） 或 1.8 MW（ 需 27 個 QDual 3 模塊） 的輸出功率。 與采用600 A 模塊的傳統方案相比， 可將模塊用量減少 30% ， 在大幅簡化設計的同時顯著降低系統成本。
Qdual3 IGBT 模塊 NXH800H120L7QDSG
集成的 FS 7 系列 IGBT 與第 7 代二極管可實現更低的導通損耗與開關損耗， 助力設計人員打造兼具高效率與出色可靠性的系統。
關鍵特性：
場截止溝槽型 7 型 IGBT 與第 7 代二極管
1200 V、 800 A 二合一半橋 IGBT PIM
隔離式基底
NTC 熱敏電阻
可焊接引腳
低電感布局
Qdual 3 封裝
圖 1： Qdual3 模塊封裝
F5BP 混合 PIM NXH500B100H7F5SHG
雙通道飛跨電容升壓模塊， 每路通道包含兩顆 1000 V、500 A 的 IGBT 和兩顆 1200 V、 120 A 的碳化硅 (SiC)二極管。 F5BP PIM 封裝具備出眾的散熱性能， 相較F5-PIM 封裝， 熱阻降低 9% ， 可支持 1500 VDC 系統，是公用事業級應用的理想選擇。
關鍵特性：
飛跨電容升壓模塊
1000 V 場截止 7 型 IGBT 和 1200 V SiC 二極管
低電感布局
焊接引腳
集成式 NTC 熱敏電阻
無鉛、 無鹵化物器件
圖 2： F5BP 模塊封裝
安森美的 M3S EliteSiC F1 與 F2 系列功率集成模塊 (PIM) 具備顯著優勢， 擁有出眾的散熱性能、 高功率密度及更強的可靠性， 旨在為先進能源基礎設施提供兼具成本效益與高效率的方案， 同時支持多模塊堆疊使用， 以實現數百千瓦(kW) 以上的功率輸出。
F2 全橋 PIM NXH007F120M3F2PTHG
關鍵特性：
7m? / 1200 V M3S SiC MOSFET 全橋
HPS DBC （ 直接鍵合銅） 襯底
15V 至 18V 柵極驅動器
預涂覆熱界面材料 (TIM)
支持負柵極電壓， 易于驅動
壓接式引腳
圖3： F2 SiC 模塊封裝
F1 半橋 PIM NXH008P120M3F1PTG
關鍵特性：
8m? / 1200 V M3S SiC MOSFET 半橋
卓越的 FOM [ = RDS(on) * Eoss ]
依托 M3S 技術實現優化的開關性能
15V 至 18V 柵極驅動器
支持負柵極電壓，易于驅動
提供預涂覆熱界面材料 (TIM) 與無預涂覆 TIM 兩種選擇
壓接式引腳
圖4： F1 SiC 模塊封裝
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