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Aug 03, 2023

De Gate Drivers a E

Após um ano sem precedentes de vendas em 2022, a demanda por veículos elétricos é

Após um ano de vendas sem precedentes em 2022, a demanda por veículos elétricos deve aumentar apenas no futuro. À medida que os preços da gasolina atingem níveis astronômicos, os veículos elétricos oferecem uma alternativa econômica e sustentável.

À medida que a demanda por esses veículos aumenta, os projetistas têm a tarefa de trabalhar com componentes elétricos que possam alternar altas tensões com rapidez, segurança e eficiência. Abaixo está um resumo de alguns componentes e ferramentas lançados recentemente para ajudar os projetistas a atender aos rígidos requisitos de segurança, eficiência e desempenho dos projetos de EV promissores.

Recentemente, a Texas Instruments introduziu o driver de porta SiC UCC5880-Q1 para IGBTs e inversores de tração para EVs. O acionador do portão isola o circuito do motor de alta tensão conectado à saída do inversor de tração dos componentes elétricos de baixa tensão próximos à entrada. Sem isolamento, um pico de corrente causado pelas altas tensões usadas no circuito do motor pode danificar gravemente os componentes de baixa tensão.

Uma das principais inovações do UCC5880 é também a interface de comunicação SPI bidirecional. Isso permite que o sistema varie a força do drive (e, conseqüentemente, a taxa de variação do SiC) e otimize a eficiência geral e a velocidade de comutação, gerenciando o overshoot transiente do gate.

A TI afirma que, como o UCC5880 permite que os projetistas variem a força do gate-drive em tempo real entre 20 A e 5 A, a eficiência do sistema pode melhorar em até 2%. Essa eficiência pode resultar em um EV que pode dirigir mais sete milhas com uma carga de bateria e mais 1.600 milhas por ano para um motorista de EV que carrega seu carro três vezes por semana.

A Microchip está visando a eficiência do projeto EV com uma abordagem diferente baseada em SiC. A E-Fuse Demonstrator Board da empresa usa os recursos de comutação rápida do SiC para interromper correntes de falta em microssegundos (aproximadamente 100–500 vezes mais rápido que as técnicas mecânicas) devido à sua natureza de estado sólido de alta tensão. Esse tempo de resposta rápido atenua falhas severas diminuindo as correntes de pico de curto-circuito de dezenas de kiloamps para centenas de amperes. O demonstrador vem em seis variações para sistemas de bateria de 400 V–800 V com uma corrente nominal de 30 A.

De acordo com a Microchip, os projetistas podem contornar as limitações de design para manutenção com os recursos de redefinição do E-Fuse Demonstrator. Esses recursos agilizam o empacotamento do veículo para melhorar a distribuição do sistema de energia BEV/HEV. O demonstrador também inclui uma interface de comunicação de Rede de Interconexão Local (LIN) integrada para acelerar o tempo de desenvolvimento para usos auxiliares baseados em SiC. Com essa interface instalada, os projetistas podem acessar o status de diagnóstico e configurar as características de desarme por sobrecorrente sem alterar nenhum componente de hardware.

Também focando na eficiência EV está a Onsemi, com um novo portfólio de produtos SiC que visa lidar com até 1200 V - um aumento significativo em relação às famílias de produtos anteriores. Incluídos neste novo portfólio estão MOSFETs EliteSiC e módulos para velocidades de comutação mais altas, comuns em carregadores integrados de 800 V EV e casos de uso de infraestrutura de energia. Isso inclui sistemas de armazenamento solar e de energia e carregamento de veículos elétricos.

A Onsemi também está de olho em aplicações industriais com seu novo portfólio - ou seja, com os novos dispositivos EliteSiC M3S em módulos integrados de energia de meia ponte com um "RDS(on) mais baixo líder do setor". Os dispositivos são descritos como "altamente integrados" e incluem projetos de cobre ligado diretamente para equilibrar o compartilhamento de corrente e a distribuição térmica entre interruptores paralelos, um recurso desejável nos estágios de conversão de alta potência DC-AC, AC-DC e DC-DC.

Os MOSFETs EliteSiC de 1200 V são automotivos qualificados e construídos para conversores DC-DC de alta para baixa tensão e carregadores integrados de alta potência de até 22 kW.

Várias propriedades do SiC (carboneto de silício) o tornam adequado para aplicações em veículos elétricos em comparação com outros compostos semicondutores. Isso inclui sua alta condutividade térmica, tensão de ruptura, energia de bandgap e mobilidade de elétrons. A alta tensão de ruptura e a energia de gap de banda do SiC o tornam bom para projetos de alta tensão, enquanto a melhor mobilidade de elétrons e condutividade térmica permitem velocidades de comutação e transferência de calor mais rápidas.