Remplacez les IGBT silicium par les dispositifs de puissance au carbure de silicium
La technologie carbure de silicium 1 700 V de Microchip est une alternative aux IGBT silicium. La technologie précédente obligeait les concepteurs à faire des compromis sur les performances, et à mettre en œuvre des topologies complexes, compte tenu des limites de fréquence de commutation des IGBT dues aux pertes. Par ailleurs, la taille et le poids des systèmes électroniques de puissance étaient pénalisés par les transformateurs, dont la taille ne pouvait être réduite qu’en augmentant la fréquence de commutation.
Cette nouvelle famille de produits à base de carbure de silicium permet aux concepteurs de dépasser les IGBT, et d’utiliser des topologies à deux niveaux, avec un nombre de composants réduit, un meilleur rendement, et des circuits de commande plus simples. Sans limite de fréquence de commutation, les convertisseurs de puissance peuvent être considérablement réduits en taille et en poids, et libèrent ainsi de la place pour d’autres bornes de recharge, pour des places passager payantes ou pour de la capacité de chargement supplémentaire – ou peuvent aussi permettre d’étendre l’autonomie des véhicules lourds, des bus électriques et autres véhicules commerciaux alimentés par batterie – le tout pour un coût global inférieur.
« Les développeurs du secteur des transports sont constamment sollicités pour faire entrer davantage de personnes et de marchandises dans des véhicules qui ne peuvent être agrandis, » déclare Leon Gross, Vice-Président de la division Produits Discrets de Microchip. « L’une des meilleures façons d’y parvenir est de réduire la taille et le poids des équipements de conversion d’énergie, grâce à des dispositifs de puissance haute tension en carbure de silicium. Les avantages que cette technologie procure pour le transport sont tout aussi intéressants pour de nombreuses autres applications industrielles. »
Parmi les caractéristiques intéressantes, citons la stabilité de l’oxyde de grille, Microchip n’ayant observé aucune dérive de tension de seuil, même après 100 000 impulsions lors de tests répétitifs de commutation inductive sans bridage (R-UIS). Les tests R-UIS ont également montré une excellente robustesse aux phénomènes d’avalanche, et une grande stabilité paramétrique, qui, associées à la stabilité de l’oxyde de grille, ont permis de démontrer une grande fiabilité de fonctionnement pendant toute la durée de vie. En outre, l’absence de dégradation de la diode intrinsèque permet d’éviter le recours à une diode externe dans le cas du MOSFET au carbure de silicium. La résistance aux courts-circuits comparable à celle des IGBT permet de survivre à des transitoires électriques dangereux. La courbe de RDS(on) plus plate en fonction de la température de jonction (entre 0°C et 175°C) permet au système de fonctionner avec une stabilité supérieure à celle d’autres MOSFET au carbure de silicium, qui sont plus sensibles à la température.
Microchip rationalise l’adoption de sa technologie avec sa famille de drivers de grille numériques programmables AgileSwitch® et sa large gamme de dispositifs discrets et de modules de puissance, disponibles en plusieurs formats standard et personnalisables. Ces pilotes de grille permettent d’accélérer le développement du carbure de silicium, du banc de test jusqu’à la production.
Les autres produits en carbure de silicium de Microchip sont notamment des familles de MOSFET et de diodes Schottky 700 V et 1 200 V, disponibles en puce nue et aussi sous forme de plusieurs types de dispositifs discrets et de modules de puissance. Microchip unifie la production interne de ses puces en carbure de silicium avec un boîtier à faible inductance et des pilotes de grille numériques programmables, pour permettre aux concepteurs d’obtenir les produits les plus compacts et les plus fiables, offrant les meilleurs rendements.
Outils de développement
Les modèles de simulation SPICE pour carbure de silicium, qui sont compatibles avec le simulateur analogique MPLAB Mindi de Microchip, fournissent aux développeurs, les ressources nécessaires pour simuler les caractéristiques de commutation, avant de s’engager dans la conception matérielle. L’outil de configuration intelligent (ICT) permet aux concepteurs de modéliser les bons paramètres de drivers de grille en carbure de silicium pour la famille de pilotes de grille numériques programmables AgileSwitch de Microchip.
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