Pilotes de grille isolés CMOS substituant les opto-drivers
Sujets à défaillances, les opto-drivers sont un maillon faible en commandes moteur et autres systèmes d’alimentation industrielle qui requièrent fiabilité à long terme, garanties étendues et fonctionnement sans défaut sur au moins 20 ans. Ils sont intrinsèquement limités par leur technologie à LED qui est soumise à de grandes fluctuations de sortie en fonction du courant d’entrée, de la température et du vieillissement. Ces fluctuations sont éliminées avec l’utilisation des pilotes CMOS. La variabilité amoindrie, en particulier du courant d’allumage à l’entrée, simplifie la conception du système car les développeurs n’ont plus besoin d’anticiper les effets du vieillissement. Une plus grande fiabilité et une plus longue durée de vie du composant permettent aussi aux fabricants de maintenir des garanties plus longues et de réduire les coûts associés aux réparations ou remplacements de produits.
Basée sur la technologie éprouvée d’isolation numérique propriétaire, cette famille de pilotes de grille est une solution de mise à niveau fonctionnelle, compatible en brochage et en empreinte, pour les opto-drivers communément utilisés. Ces circuits simulent le comportement des opto-drivers par modulation d’une porteuse haute fréquence en place de l’émission lumineuse d’une LED. Cette simple architecture numérique fournit un chemin de donnée isolé robuste qui ne requière aucune considération particulière ou initialisation au démarrage. Tandis que le circuit d’entrée reproduit les caractéristiques d’une LED, ces pilotes nécessitent un moindre courant de commande, ce qui induit un rendement plus élevé. Leur délai de propagation est indépendant du courant de commande d’entrée, ayant pour résultat des temps de propagation courts et constants de 25ns, une plus faible variation d’un composant à l’autre, et une plus grande souplesse de design du circuit d’entrée.
Les délais et écarts de temps de propagation de ces pilotes sont des dizaines de fois plus faibles que pour les opto-drivers, ce qui améliore le temps de réponse des boucles de réaction et accentue l’efficacité système. Ces composants fournissent également une meilleure immunité au bruit, permettant un fonctionnement robuste, propre et à long terme en environnement sévères et bruyants tels qu’en commande de moteur industriel. A l’inverse des opto-drivers, ils offrent des performances stables dans le temps et en température sans aucune dérive. Ces atouts, leur confèrent une durée de vie en fonctionnement plus longue et une fiabilité sensiblement plus élevée que les opto-drivers.
Ces circuits sont bien adaptés pour piloter les MOSFET de puissance et les transistors bipolaires à grille isolée IGBT utilisés dans les applications de commande moteur et d’inverseurs / onduleurs. Supportant des tensions de grille jusqu’à 30 V et des pics de courant de sortie allant de 0,6 A à 4,0 A, ils fournissent de très bonnes capacités de commande pour les applications à MOSFET et IGBT, assurant des extinctions et allumages rapides des transistors de commutation externes pour un rendement maximum.
“Les pilotes de grilles isolés Si826x apportent un progrès majeur en technologie d’isolation pour la commande moteur industrielle en fournissant un remplaçant compatible de boîtier et d’empreinte aux opto-drivers obsolètes,” déclare Mark Thompson, VP Produits Accès, Puissance et Capteurs de Silicon Labs. “La famille Si826x propose aussi aux développeurs une grande palette de choix d’encapsulations et de sorties, permettant une plus grande souplesse de design.”
Ces composants sont disponibles en boîtiers SOIC-8 et GW DIP-8 en 3,75 kV de grade d’isolation, ainsi qu’en SO-6 et LGA-8 en 5 kV de grade d’isolation. Comme ces types de boîtiers sont totalement compatibles en brochage et empreinte avec les boîtiers les plus populaires d’opto-drivers, il n’est pas nécessaire de modifier les designs existants ou les implantations des circuits imprimés pour passer facilement aux pilotes de grille isolés.
Cette famille de pilotes CMOS supporte aussi un large éventail de courants de sortie. Le circuit Si8261Ax a une capacité de courant de sortie de 0,6 A alors que le Si8261Bx est capable de délivrer jusqu’à 4 A. Le Si8261xAx dispose d’un verrouillage de sortie en cas de sous-tension (UVLO) de 5 V tandis que le Si8261xBx a un UVLO de 8 V et que le Si8261xCx présente l’option UVLO à 12 V. La carte d’évaluation associée est suffisamment souple pour permettre le branchement au matériel de laboratoire pour l’évaluation détaillée des caractéristiques aussi bien que pour la connexion à une carte existante.
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