I circuiti integrati dei driver si concentrano in alto

May 18, 2023

I circuiti integrati dei driver sono considerati una parte fondamentale di molti progetti legati all'alimentazione, ad esempio nei veicoli elettrici (EV). Una progettazione ottimizzata richiede uno sguardo più attento ai requisiti, come efficienza, densità e costi. A seconda dei dettagli dell'applicazione, ci sono sempre dei compromessi.

In questo articolo, esaminiamo le lacune che ciascuno di questi dispositivi colma nel settore e ne esaminiamo le caratteristiche e gli attributi principali.

Nonostante la loro popolarità nelle tecnologie commerciali, nel settore mancano circuiti integrati power gate driver in grado di gestire livelli di tensione elevati (superiori a 600 V) in applicazioni come i veicoli elettrici (EV) pur mantenendo un elevato isolamento.

In questo senso, Renesas Electronics ha recentemente presentato un nuovo CI gate driver, RAJ2930004AGM, che supporta dispositivi di alimentazione da 1200 V con tensione di isolamento di 3,75 kVrms. È progettato per pilotare IGBT e MOSFET al carburo di silicio (SiC) per inverter EV.

I gate driver ricevono segnali di controllo dal microcontrollore (MCU) nel dominio a bassa tensione. Trasferiscono questi segnali per commutare i dispositivi di alimentazione nel dominio dell'alta tensione, creando la necessità di isolamento elettrico tra ingresso e uscita.

L'elevato isolamento ad alte tensioni è tuttavia particolarmente impegnativo. L'isolamento richiede ancora una connessione in qualche modo per consentire il controllo sugli interruttori di alimentazione. Non dovrebbe consentire il passaggio di una quantità significativa di corrente tra i due lati, cosa difficile ad alte tensioni.

Maggiore è la tensione, maggiore è lo stress sul materiale isolante, rendendo più difficile mantenere un elevato livello di isolamento. Inoltre, anche i picchi di alta tensione possono sollecitare questo isolamento.

Secondo Renesas, il suo dispositivo RAJ2930004AGM supera queste sfide e presenta un isolatore da 3,75 kVrms in grado di resistere fino a 1200 V. Per ridurre il picco di alta tensione, il driver aggiunge CMTI (immunità ai transitori di modo comune) a 150 V/ns.

Inoltre, integra un morsetto Miller attivo, spegnimento graduale, circuito di protezione da sovracorrente, blocco di sottotensione (UVLO) e feedback dei guasti. Il suo piccolo package SOIC16 lo rende adatto per inverter, caricabatterie integrati e convertitori DC-DC. Maggiori dettagli possono essere trovati nella scheda tecnica RAJ2930004AGM.

Una delle principali lacune nel settore dei gate driver è l’integrazione. La maggior parte dei circuiti integrati gate driver sul mercato potrebbe non essere adatta per applicazioni con vincoli di spazio. Vi è la necessità di circuiti integrati driver in grado di integrare più funzioni, come il pilotaggio del gate, la regolazione e la protezione della tensione, in un unico pacchetto con fattore di forma ridotto per ridurre i componenti esterni e risparmiare spazio sulla scheda.

Tenendo presente tutto ciò, Infineon Technologies ha recentemente introdotto il suo CI gate driver trifase MOTIX 6ED2742SOIQ da 160 V. Il dispositivo è destinato ad applicazioni con vincoli di spazio come utensili elettrici senza fili, robotica, droni e veicoli elettrici leggeri (VE). Integra un'unità di gestione dell'alimentazione (PMU), un amplificatore di rilevamento della corrente (CSA) e una protezione da sovracorrente, rendendolo particolarmente adatto per gli isolamenti di controllo di motori BLDC (CC senza spazzole) alimentati a batteria in tali applicazioni.

Il nuovo Infineon MOTIX 6ED2742SOIQ è un gate driver silicio su isolante (SOI) da 160 V dotato di un'unità di gestione dell'alimentazione integrata, amplificatore di rilevamento della corrente con guadagno selezionabile tra la tensione di alimentazione e terra e protezione da sovracorrente. Dispone inoltre di diodi bootstrap integrati che alimentano tre condensatori esterni.

Il circuito integrato può supportare il funzionamento con ciclo di lavoro del 100% tramite carica di mantenimento. Include inoltre funzionalità di protezione come il blocco di sottotensione (UVLO), protezione da sovracorrente con soglia regolabile, comunicazione dei guasti e ripristino automatico dei guasti. Il driver di uscita è progettato per una conduzione incrociata minima. Il dispositivo offre un ritardo di propagazione di 100 ns e un tempo morto minimo di 100 ns con adattamento del ritardo integrato.

Per le applicazioni di azionamento di motori industriali alimentati a batteria, l'affidabilità termica è fondamentale. Il driver MOTIX è disponibile nel pacchetto QFN-32 con un pad di alimentazione esposto termicamente efficiente. Maggiori informazioni sono disponibili nella scheda tecnica 6ED2742SOIQ.