ICs de driver com foco no alto

May 18, 2023

Os CIs de driver são considerados uma parte crítica de muitos projetos relacionados à energia – em veículos elétricos (EVs), por exemplo. Um design otimizado requer uma análise mais detalhada dos requisitos, como eficiência, densidade e custo. Dependendo dos detalhes da aplicação, sempre há compensações.

Neste artigo, examinamos as lacunas que cada um desses dispositivos aborda na indústria e examinamos seus principais recursos e atributos.

Apesar de sua popularidade em tecnologias comerciais, a indústria carece de CIs de acionamento de portas de energia que possam lidar com altos níveis de tensão (superiores a 600 V) em aplicações como veículos elétricos (EVs), mantendo ao mesmo tempo um alto isolamento.

Nesse sentido, a Renesas Electronics revelou recentemente um novo IC driver de porta, o RAJ2930004AGM, que suporta dispositivos de alimentação de 1200 V com 3,75 kVrms em tensão de isolamento. Ele foi projetado para acionar IGBTs e MOSFETs de carboneto de silício (SiC) para inversores EV.

Os drivers de portão recebem sinais de controle do microcontrolador (MCU) no domínio de baixa tensão. Eles transferem esses sinais para dispositivos de comutação de energia no domínio de alta tensão, criando a necessidade de isolamento elétrico entre entrada e saída.

O alto isolamento em altas tensões é, no entanto, particularmente desafiador. O isolamento ainda exige conexão de alguma forma para permitir o controle dos interruptores de energia. Não deve permitir que uma quantidade significativa de corrente flua entre os dois lados, o que é difícil em altas tensões.

Quanto mais altas as tensões, maior será a tensão no material de isolamento, dificultando a manutenção de um alto nível de isolamento. Além disso, picos de alta tensão também podem causar tensão neste isolamento.

De acordo com Renesas, seu dispositivo RAJ2930004AGM supera esses desafios e possui um isolador de 3,75 kVrms enquanto suporta até 1200 V. Para reduzir o pico de alta tensão, o driver adiciona CMTI (imunidade transitória de modo comum) a 150 V/ns.

Além disso, ele integra uma pinça fresadora ativa, desligamento suave, circuito de proteção contra sobrecorrente, bloqueio de subtensão (UVLO) e feedback de falha. Seu pequeno pacote SOIC16 o torna adequado para inversores, carregadores integrados e conversores DC-DC. Mais detalhes podem ser encontrados na ficha técnica RAJ2930004AGM.

Uma grande lacuna na indústria de drivers de portão é a integração. A maioria dos ICs gate driver no mercado pode não ser adequada para aplicações com espaço limitado. Há uma necessidade de CIs de driver que possam integrar múltiplas funções, como acionamento de gate, regulação de tensão e proteção, em um único pacote de fator de forma pequeno para reduzir componentes externos e economizar espaço na placa.

Com tudo isso em mente, a Infineon Technologies lançou recentemente seu IC driver de porta trifásico MOTIX 6ED2742SOIQ de 160 V. O dispositivo é direcionado a aplicações com espaço limitado, como ferramentas elétricas sem fio, robótica, drones e veículos elétricos leves (EVs). Ele integra uma unidade de gerenciamento de energia (PMU), um amplificador de detecção de corrente (CSA) e proteção contra sobrecorrente, tornando-o adequado para isolamentos de controle de motor BLDC (CC sem escova) alimentados por bateria nessas aplicações.

O novo Infineon MOTIX 6ED2742SOIQ é um driver de porta de silício sobre isolador (SOI) de 160 V com uma unidade de gerenciamento de energia integrada, amplificador de detecção de corrente com ganho selecionável entre a tensão de alimentação e o terra e proteção contra sobrecorrente. Ele também possui diodos de bootstrap integrados que alimentam três capacitores externos.

O IC pode suportar operação de ciclo de trabalho de 100% por meio de carga lenta. Também inclui recursos de proteção como bloqueio de subtensão (UVLO), proteção contra sobrecorrente com limite ajustável, comunicação de falhas e recuperação automática de falhas. O driver de saída foi projetado para condução cruzada mínima. O dispositivo oferece um atraso de propagação de 100 ns e um tempo morto mínimo de 100 ns com correspondência de atraso integrada.

Para aplicações de acionamento de motor industrial alimentado por bateria, a confiabilidade térmica é crítica. O driver MOTIX está disponível no pacote QFN-32 com um painel de alimentação exposto termicamente eficiente. Mais informações estão disponíveis na ficha técnica 6ED2742SOIQ.