Решение на базе микросхем для сердечника твердотельного трансформатора (SST) от АО Чэнду Синьцзинь Электроникс 

I. Твердотельные трансформаторы (SST) — ключевое оборудование для центров обработки данных ИИ, «умных» электросетей и систем сверхбыстрой зарядки электромобилей

В основе вычислительной мощности лежит электроэнергия, а в основе электроэнергии — трансформаторы, и твердотельные трансформаторы (SST) уже стали ключевым оборудованием в архитектуре электроснабжения центров обработки данных ИИ. Твердотельные трансформаторы (SST), основанные на технологиях полупроводников с широкой запрещенной зоной и высокочастотной силовой электроники, преодолевают физические ограничения традиционных устройств с железным сердечником, превращаясь из простых трансформаторов в интеллектуальные маршрутизаторы электроэнергии, идеально адаптированные к новой структуре потребления электроэнергии, характеризующейся широким распространением новых источников энергии, взрывным ростом вычислительной мощности ИИ и повсеместным внедрением высоконапряженной сверхбыстрой зарядки. Они стали предпочтительным решением в таких областях, как интеллектуальные энергосистемы, сверхбыстрая зарядка электромобилей и гибкое распределение электроэнергии в центрах обработки данных.

Однако тенденция к повышению частоты и напряжения в системах SST ставит перед их внутренними компонентами множество серьезных задач, таких как обеспечение сверхвысокой выдерживаемой напряжения, сверхвысокой помехоустойчивости, надежного управления, точного контроля и эффективной защиты. В частности, в высокочастотных изолирующих каскадах на основе высоковольтного SiC (таких как резонаторы DAB или LLC) могут возникать чрезвычайно высокие скорости изменения напряжения (например, dI/dt может достигать 1000 А/мкс, а dV/dt — 100 кВ/мкс) и сложные условия электромагнитных помех, что предъявляет предельные требования к способности соседних микросхем подавлять синфазные помехи, к помехам от пространственных электромагнитных полей, к устойчивости к высоковольтным импульсам и к согласованию задержек передачи.

II. Решение на базе микросхем для твердотельных трансформаторов (SST) от Xinjin Electronics

Компания Xinjin Electronics, опираясь на передовые в отрасли технологии сверхвысокого напряжения и сверхвысокой помехоустойчивости, представила матрицу специализированных микросхем для SST, точно охватывающую пять ключевых узлов: точный токовый мониторинг, изолированный драйвер, изоляцию сигналов, изолированное питание и сбор аналоговых данных. Все микросхемы были специально оптимизированы с учетом проблемных точек приложений SST и обеспечивают полное и надежное системное решение на уровне микросхем.

III. Матрица основных продуктов решения SST компании Xinjin Electronics

1. Датчики тока — позволяют точно и быстро измерять состояние тока на всех ступенях мощности SST, обеспечивая надежную основу для управления и защиты системы.

Датчик тока с сверхшироким диапазоном измерения CC6926
Характеристики продукта:
 Сопротивление в открытом состоянии составляет всего 30 мкОм, максимальный диапазон измерения — 400 А
 Выдерживает ударное напряжение 12 кВ и импульсный ток от удара молнии 40 кА
 Напряжение изоляции достигает 5 кВрмс, время импульсного отклика составляет всего 0,5 мкс
 Встроенная сигнализация перегрузки по току xFault

Сверхширокополосный датчик тока CC6939SVC
Характеристики продукта:
Питание 3,3 В/5 В, низкие потери, сопротивление проводов 0,3 мОм
Высокая полоса пропускания, до 450 кГц, время отклика на ступенчатый импульс 0,6 мкс
Погрешность при комнатной температуре ±1 %, температурная дрейф чувствительности до ±2,5 %
 Корпус сверхширокого профиля SOV10

Магнитно-изолированный драйвер — микросхема изолированного драйвера, оптимизированная для высокочастотных переключателей, таких как SiC, обеспечивающая эффективную и стабильную работу изолированного преобразовательного каскада SST.

Магнитно-изолированный драйвер CCi8361 с повышенной помехоустойчивостью
Характеристики продукта:
Корпуса SOP16W и SOP16WW с уширенным корпусом
Максимальное рабочее изоляционное напряжение составляет 2121 В постоянного тока и 3110 В постоянного тока соответственно
Пиковое напряжение импульсных помех — более 20 кВ, CMTI: ±250 кВ/мкс

Встроенный изолированный АЦП с функцией контроля температуры и напряжения, а также активная защита по схеме Миллера, защита от перегрузки по току (OCP) и защита от перенасыщения (DESAT)

2. Магнитный цифровой изолятор — обеспечивает безопасную и точную передачу управляющих сигналов между стороной высокого напряжения и стороной низкого напряжения в SST, что является важной гарантией безопасной работы системы.

Цифровые изоляторы с сверхвысоким напряжением выдержки CCi8812X/CCi8814X
Характеристики продукта:
 Цифровой изолятор с магнитной изоляцией и двойной защитой
 Сверхвысокое напряжение выдержки, исключительная помехоустойчивость, высокая скорость передачи данных с низким уровнем джиттера, высокая надёжность передачи сигнала
 Высокая скорость передачи данных: 0–100 Мбит/с
 Пиковое импульсное напряжение до 24 кВpk, максимальное рабочее изолирующее напряжение до 3110 В постоянного тока, CMTI: ±250 кВ/мкс

3. Вспомогательное питание — обеспечивает стабильную и изолированную поддержку питания цепей высоковольтной стороны

Изолированный источник смещения CCP35100
Характеристики продукта:
 Конструкция с сверхнизкой межузловой ёмкостью, эффективно подавляющая синфазные помехи в системе и снижающая затраты на фильтрацию электромагнитных помех (EMI)
 Программируемая частота переключения 100 кГц ~ 1,2 МГц, поддержка синхронизации по внешнему тактовому сигналу, что облегчает совместную работу нескольких источников питания и позволяет избежать интерференции разностных частот в системе
 Полный набор механизмов защиты: блокировка при пониженном напряжении (UVLO), программируемая защита от перегрузки по току (OCP), защита от перенапряжения на входе и перегрева (TSD); встроенный плавный запуск, подавляющий пиковые токи при включении, а также поддержка отправки кодов неисправностей, что облегчает диагностику системы

5. Симулятор оптопары с магнитной изоляцией — замена традиционных линейных оптопар, повышение долгосрочной надежности
Характеристики продукта:
 Выводная совместимость с традиционными оптопарами, отсутствие оптического износа, поддержка замены и модернизации на месте без необходимости изменения печатной платы
 Вход симулятора на основе светодиода (IF = 2–50 мА), выход симулятора на основе транзистора, VCE_MAX до 90 В
 Четыре уровня CTR на выбор (70%–520%), гибкое соответствие требованиям различных логических уровней
 Использование технологии высоконадежной изолирующей пленки, изоляционное напряжение VISO до 8000 В RMS, импульсная выдержка 20 кВ, что значительно превышает стандарты усиленной изоляции, полностью устраняя риск сбоев системы, вызванных старением оптопары

Заключение: Экосистема интегральных схем с полностью отечественной цепочкой поставок, обеспечивающая высокую надежность SST
Компания «Синьцзинь Электроник» с учетом системных требований к твердотельным трансформаторам (SST) создала полную экосистему интегральных схем, охватывающую датчики тока, изолированные драйверы, цифровую изоляцию, изолированное питание и изоляцию аналоговых сигналов. Каждый микросхема проходит строгую проверку на надежность и сохраняет превосходные характеристики в условиях комбинированных нагрузок: высоких температур, высоких частот и высокого напряжения. Кроме того, вся линейка микросхем специально оптимизирована для применения в SST с учетом сверхвысокого напряжения, повышенной помехоустойчивости и высокой надежности, что поможет вам поднять эффективность системы на новый уровень и сделать «сердце» SST еще более мощным и надежным.