Il modulo di alimentazione DC/DC bias riduce la soluzione di alimentazione EV del 50%

TI rivendica il più piccolo modulo di alimentazione DC / DC isolato da 1,5 W polarizzato che riduce le soluzioni di alimentazione del 50% in applicazioni ad alta tensione come HEV / EV.

Texas Instruments (TI) Inc. sostiene il modulo di alimentazione DC/DC polarizzato isolato da 1,5 W più piccolo e accurato del settore con trasformatore integrato. Fornendo 1,5 W o più a una temperatura ambiente di 105 掳 C UCC14240-Q1 I moduli CC/CC ad alta tensione possono alimentare transistor bipolari a gate isolato (IGBT) nonché interruttori in carburo di silicio (SiC) e nitruro di gallio (GaN) ad alta frequenze.

Integrando il trasformatore nell’IC, è possibile ridurre le dimensioni, il peso e l’altezza del sistema di alimentazione. Secondo TI, l’UCC14240-Q1 utilizza un’esclusiva tecnologia di trasformatore integrato in grado di ridurre la soluzione di alimentazione del 50%. Riduce inoltre i costi per applicazioni ambientali ad alta tensione come veicoli elettrici (EV), sistemi di propulsione ibridi EV, sistemi di azionamento del motore e inverter di rete.

(Fonte: Texas Instruments)

I prodotti TI stanno affrontando la sfida di ridurre i costi e migliorare la gamma di veicoli elettrici, e lo stanno facendo in molti modi diversi, ha affermato Ryan Manac di Systems Engineering Marketing, Direttore dei sistemi automobilistici di TI. Ne ho parlato in una presentazione virtuale. “Stiamo cercando di integrare il più possibile a livello di prodotto e sistema con la tecnologia per integrare il sistema di propulsione in sistemi di tipo due in uno e tre in uno con caricabatterie a bordo, inverter di trazione, CC. Convertitore da a DC, ecc. “ha detto.

Ciò consente ai clienti di ridurre i costi, semplificare la progettazione, ottimizzare la conformità alla sicurezza funzionale, portarli sul mercato più rapidamente e migliorare l’affidabilità complessiva di questi sistemi. Questa integrazione estende la gamma di azionamenti e migliora l’efficienza. [of EVs].. “

Uno degli obiettivi di TI è ridurre il numero di componenti in una soluzione di alimentazione, inclusi i componenti, a livello di architettura e di sistema. Secondo Manac, questo semplifica il design, riduce il numero di scatole elettroniche che devono essere collocate nell’auto e facilita l’integrazione.

“Nel frattempo, ottenere un’efficienza del sistema del 98%, i clienti si sforzano di ottenere un’efficienza del 99%, ridurre le perdite, ridurre il calore, operare in modo più efficiente, operare a frequenze più elevate, aumentare le dimensioni del magnetismo. Come aiuti a rimpicciolire? In definitiva, questa integrazione migliorerà l’affidabilità del sistema e ottimizzerà le prestazioni termiche”, ha aggiunto.

Architettura del potere di polarizzazione

La tradizionale architettura di alimentazione di polarizzazione utilizzata nei veicoli elettrici utilizza un trasformatore e un controller di polarizzazione per generare la tensione di polarizzazione per tutti i gate driver. Oggi i clienti stanno migrando a sistemi ad architettura distribuita per sfruttare la ridondanza e l’affidabilità dovute a problemi di sicurezza e alla necessità di risparmiare spazio e peso.

“La domanda è: ‘Come si polarizzano i gate driver isolati nel sistema?’ ha detto Manac.

“Bias significa un metodo per pilotare un interruttore IGBT o SiC, e persino un interruttore GaN sul lato dell’alta tensione, per alimentare il lato secondario di questi gate driver isolati per aumentare la frequenza e ridurre le dimensioni. Lo facciamo”, afferma Manack. “Nei sistemi legacy, un trasformatore può essere utilizzato per polarizzare tutti questi gate driver, ma nei sistemi automobilistici in cui la ridondanza è importante e le dimensioni e il peso ridotti sono importanti, sempre più clienti stanno migrando verso architetture di generazione distribuita con gate isolati. I driver hanno il proprio alimentatore polarizzato. “

Di conseguenza, se un alimentatore bias si guasta, l’altro alimentatore bias continuerà a funzionare con la coppia di gate driver, migliorando la sicurezza del veicolo sulla strada, ha affermato TI.

L’UCC14240-Q1 è progettato per consentire agli ingegneri di sfruttare l’architettura distribuita. Il modulo di alimentazione a doppia uscita fornisce un’efficienza del 60%, il doppio di quella dei tradizionali alimentatori polarizzati, raddoppiando la densità di potenza e contribuendo ad estendere il chilometraggio del veicolo.

Clicca per vedere un’immagine più grande. (Fonte: Texas Instruments)

Con un ingombro ridotto di 12,8 x 10,3 mm e un’altezza di 3,55 mm, l’UCC14240-Q1 consente ai progettisti di ridurre l’area della loro soluzione di alimentazione fino al 50% e di fornire più potenza in metà delle dimensioni. Ciò consente alle case automobilistiche di ottenere la massima densità di potenza e un’efficienza del sistema del 98%. Un altro vantaggio dell’altezza ridotta è la flessibilità di posizionare il modulo su entrambi i lati del circuito stampato (PCB).

TI si concentra sulla densità di potenza, il che significa ridurre le dimensioni della soluzione complessiva: “Uno dei componenti che spiccano sempre letteralmente è il trasformatore utilizzato come alimentazione di polarizzazione per questi gate driver isolati. Ce l’abbiamo fatta”, ha affermato il vicepresidente Steve Lambouses. Presidente e Direttore Generale dell’alimentatore ad alta tensione di TI.

Grazie alla tecnologia proprietaria, TI ha integrato il trasformatore nell’UCC14240-Q1. Questo è molto tempestivo, poiché l’industria si sta spostando verso un’architettura distribuita, ha affermato Lambouses. Il trasformatore integrato fornisce alimentazione in un intervallo di temperatura più ampio e mantiene un isolamento di 3.000 VRMS rispetto alle tradizionali architetture flyback o pull che utilizzano trasformatori di alimentazione tradizionali con isolamento di 2.000 VRMS. aumento.

[TI檚 UCC12050 isolated DC/DC bias power supply, introduced in 2020, was TI檚 first IC to use the integrated transformer technology.]

L’UCC14240-Q1 utilizza una tecnologia di trasformazione proprietaria per ridurre la distinta base da 26 a 10 dispositivi. È anche il più piccolo e preciso del settore ed è importante grazie all’elevata velocità degli interruttori SiC e GaN.

Oltre a integrare molti componenti esterni nella soluzione di alimentazione, l’UCC14240-Q1 consente la commutazione di frequenza più elevata in un contenitore più piccolo.

Trasferimento di potenza isolato in un contenitore di dimensioni IC: UCC14240-Q1 con architettura legacy pull (a sinistra) con un trasformatore ingombrante alto 11 mm e un trasformatore integrato in un contenitore alto 3,55 mm. Giusto). (Fonte: Texas Instruments)

Altri vantaggi come la scalabilità e la capacità di utilizzare la tecnologia soft switch per ridurre le interferenze elettromagnetiche migrando da un’architettura flyback o pull tradizionale con un grande trasformatore a un’architettura distribuita con UCC14240-Q1. Sarà possibile, dice Lambouses.

Ha affermato che la capacità primaria di 3,5 pf dell’UCC14240-Q1 consente effettivamente il passaggio a algoritmi di controllo completamente diversi e controlli di commutazione soft all’esterno del chip. L’UCC14240-Q1 può ridurre le interferenze elettromagnetiche causate dalla commutazione rapida e raggiungere prestazioni di immunità transitoria di modo comune (CMTI) superiori a 150 V/ns.

Il modulo DC/DC facilita inoltre la conformità con gli standard di compatibilità elettromagnetica Comit茅 International Sp茅cial des Perturbations Radio茅lectriques (CISPR) 25 e CISPR32 con caratteristiche quali soft switching, modulazione a spettro esteso, schermatura e basso parassitismo.

L’UCC14240-Q1 integra il controllo ad anello chiuso con una precisione 1,0% nell’intervallo di temperatura da -40 C a 150 掳 C. Secondo TI, le strette tolleranze di questo dispositivo consentono di utilizzare interruttori di alimentazione più piccoli migliorando anche la protezione da sovracorrente.

Il dispositivo elimina la necessità di accoppiatori opt esterni tradizionalmente utilizzati nei sistemi flyback e pull per ottenere una precisione molto elevata, ha affermato Lambouses. Ciò elimina anche l’affidabilità e le limitazioni di temperatura degli accoppiatori ottici nella progettazione.

Secondo Manac, una precisione di stabilizzazione dell’1% è l’ideale per gli IGBT. “Ma è importante per i dispositivi a banda larga (SiC o GaN) con più sensibilità al gate e più variazione RDS (on) in funzione della tensione di gate”.

UCC14240-Q1 include altre funzionalità come monitoraggio dei guasti, sovracorrente, sovratensione, protezione su chip come la protezione da surriscaldamento. Offre un isolamento 3kVrms certificato da terze parti, è ultraleggero e alto 3,55 mm e si dice che offra la più alta resistenza alle vibrazioni del settore.

L’UCC14240-Q1 è un pacchetto di piccole dimensioni termoretraibile a 36 pin, 12,8 x 10,3 x 3,55 mm disponibile da TI per la prototipazione. I prezzi partono da $ 4,20 per 1.000 pezzi. La scheda di valutazione UCC14240Q1EVM-052 è disponibile su TI.com per $ 59.

TI sta dimostrando UCC14240-Q1. TI Live! Evento virtuale Tech Exchange, 27-29 settembre 2021.

Per maggiori informazioni Texas Instruments

Gli scienziati vogliono clonare dinosauri con DNA da fossili 125 milioni di anni fa La CPU Core i9-12900K Alder Lake di punta di Intel consuma 330 watt di potenza quando viene overcloccata a 5,2 GHz In che modo Deep Tech sta cambiando il mondo? Paramount sta sviluppando un’armatura aggiuntiva per Mbombe 4 I CEO di IFV devono passare dal pensiero orientato agli strumenti a quello di squadra per migliorare la collaborazione Ultime notizie sulla tecnologia

Gli scienziati vogliono clonare dinosauri con DNA da fossili 125 milioni di anni fa La CPU Core i9-12900K Alder Lake di punta di Intel consuma 330 watt di potenza quando viene overcloccata a 5,2 GHz In che modo Deep Tech sta cambiando il mondo? La Paramount sta sviluppando un’armatura aggiuntiva per Mbombe 4 I CEO di IFV devono passare dal pensiero orientato agli strumenti a quello di squadra per migliorare la collaborazione