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STMicroelectronics

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バッテリ蓄電システム向けパワー半導体

家庭用バッテリ蓄電システムは、太陽光などの再生可能エネルギーを活用することでエネルギー自給率の高い住宅を実現し、より効率的なエネルギー管理をサポートします。日中の余剰電力やエネルギーをバッテリに蓄積し、エネルギーの消費量やコストのピーク時におけるエネルギー供給に貢献するとともに、夜間や停電時のバックアップ電源としても使えます。こうした蓄電システムでは、ストリングやソーラーパネル、およびバッテリ・バンクが接続されたハイブリッド・インバータが使用されます。

Long Copy - Block Diagram

蓄電システム ブロックダイアグラム

バッテリ蓄電システムは、概ね以下の様な回路ブロックの構成となっています。

より詳細なブロック図は、以下のST社web siteのアプリケーションページに掲載されています。

Long Copy - Major Devices

蓄電システム向けの主なパワーデバイス

STは、シリコン・カーバイド (SiC) およびシリコン・パワーMOSFET、ダイオード、絶縁型ゲート・ドライバなどのパワー・ディスクリート製品を幅広く提供しています。また、高性能STM32マイクロコントローラやメータICなどを提供し、コスト・パフォーマンスに優れた高効率の家庭用バッテリ蓄電システムの開発・設計をサポートしています。

この紹介記事では、限られたページ数の関係から、パワースイッチング部の主要デバイスに限って紹介します。

Long Copy - SiC MOSFET

SiC MOSFET

STPOWER SiC (シリコン・カーバイド) パワーMOSFETは、革新的なワイド・バンドギャップ (WBG) 半導体のメリットを提供します。STのSiC (シリコン・カーバイド) MOSFETは、650V~1700Vの広い電圧範囲にて供給されます。最先端のテクノロジー・プラットフォームの1つで、優れたスイッチング性能およびきわめて低い単位面積当たりのオン抵抗を特徴とします。
STのSTPOWER SiCパワーMOSFETの製品ポートフォリオには、車載用および産業用アプリケーションの厳しい要件を満たすよう設計された最先端のパッケージ・オプション (HiP247、H2PAK-7、TO-247ロング・リード、STPAK、およびHU3PAK) が含まれています。

以下は蓄電装置向け製品の一例です。フルラインアップはこちらをご覧ください。

さまざまなパッケージオプションで提供しています。

Long Copy - IGBT

IGBT

STは、プレーナ・パンチスルー (PT) 技術およびトレンチゲート・フィールドストップ (TFS) 技術を用いた、300V~1700VのIGBT (絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ) の包括的な製品ポートフォリオを提供しています。
STのIGBTは、スイッチング性能とオンステート動作のトレードオフが最適化されており、汎用インバータやモータ制御、蓄電システム、無停電電源装置 (UPS) / スイッチング電源 (SMPS) などの産業用および車載用アプリケーションに適しています。ここには以下のパッケージを並べてください。

以下は蓄電装置向け製品の一例です。フルラインアップはこちらをご覧ください。

さまざまなパッケージオプション、あるいはIPM製品でも提供しています。

Long Copy - Power MOSFET

パワーMOSFET

STのパワーMOSFET製品ポートフォリオは、-100V~1700Vという広範囲のブレークダウン電圧を提供するだけでなく、最先端のパッケージに低いゲート電荷とオン抵抗を兼ね備えています。STのプロセス技術では、MDmesh™高電圧パワーMOSFETとSTripFET低電圧パワーMOSFETで電力処理を強化することにより、高効率のソリューションを実現します。

以下は蓄電装置向け製品の一例です。フルラインアップはこちらをご覧ください。

さまざまなパッケージオプションを提供しています。

Long Copy - SiC Diode

SiC Diode

STのSiC (シリコン・カーバイド) ダイオードは、今日の厳しい省エネ規制 (Energy Star / 80Plus / European Efficiency) に適合し、標準的なシリコン・ダイオードと比べて15%低い順電圧降下 (VF) で4倍優れた動的特性を実現しています。 
SiCにより、太陽光発電用インバータや蓄電システム、無停電電源、電気自動車用回路の効率と堅牢性が大幅に向上します。
STは、600V~1200V定格でダイオード1素子入りおよび2素子入りの構成を、PowerFLATTM 8 x 8からTO-247までのさまざまなパッケージ・サイズで提供しています。セラミックで絶縁されたTO-220パッケージも用意されています。10A、15Aおよび20AバージョンのSiCダイオードは、沿面距離が長いD2PAKパッケージで新たに提供され、より高い電気規格と汚染規格に対応しています。

以下は蓄電装置向け製品の一例です。フルラインアップはこちらをご覧ください。

Long Copy - Fast Recovery Diode

Fast Recovery Diode

STは、想定するアプリケーションの要件に応じて異なるVF / Qrrのトレードオフを考慮し、最適な性能を実現するファストリカバリ・ダイオードを幅広く提供しています。最小限の電力損失を特徴とし、交流電源の整流、バイパス、昇圧、ブートストラップ、フリーホイール、および高周波整流機能に最適です。このような包括的な機能では、共振型 / マルチレベル型といったトポロジの進化に合わせて、常に最適な設計が生まれています。

以下は蓄電装置向け製品の一例です。フルラインアップはこちらをご覧ください。

Long Copy - Power Schottky Diode

Power Schottky Diode

STのパワー・ショットキー・ダイオードは、低電圧ドロップ特性、およびゼロもしくはきわめて小さいリカバリ損失を特徴としています。15V~200Vおよび1A~240Aに対応し、低電圧OR-ingや48Vコンバータ、高電圧のバッテリ・チャージャおよび溶接器など、さまざまなアプリケーションの要件に対応します。
STのパワー・ショットキー・ダイオードにはアバランシェ耐性が保証されており、優れた堅牢性を特徴とします。

以下は蓄電装置向けの低VF製品の一例です。フルラインアップはこちらをご覧ください。

Long Copy - Tech Info

技術情報提供

  • アプリケーション・ノート:回路設計において役¥役立つ補足情報などを提供しています。製品ページの「ドキュメント」タブからアクセスできます。
  • 技術情報:各デバイスの実装や熱設計などの補足情報などを提供しています。製品ページの「ドキュメント」タブからアクセスできます。
  • SPICE Model: 各デバイスの回路設計に於いて、回路シミュレーションに必要なSPICEモデルパラメータを提供しています。製品ページの「CADリソース」タブからアクセスできます。
  • リファレンス・デザイン:SiC MOSFETを使ったオンボード・チャージャなどの設計情報を提供しています。製品ページの「ツール&ソフトウエア」タブからアクセスできます。

7KW OBCのリファレンス・デザイン

STDES-7KWOBC : 7KW on-board charger reference design
SiC MOSFET: SCTH35N65G2V-1AGが使われています

30KW PFCのリファレンス・デザイン

STDES-30KWVRECT : 30kW Vienna PFC reference design
SCTWA90N65G2V-4: SiC MOSFET, STPSC40H12C: SiC 
Schottky Diodeが使われています

 

 

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