Texas Instruments (TI) Inc. טענה לאספקת הטיית DC/DC המבודדת הקטן והמדויק ביותר בתעשייה 1.5-W מודול עם שנאי משולב. על ידי אספקת יותר מ-1.5 וואט בטמפרטורות סביבה של 105°C, UCC14240-Q1 גבוהה-מתח מודול DC/DC יכול להפעיל טרנזיסטורים דו-קוטביים בשער מבודד (IGBTs) וכן מתגי סיליקון קרביד (SiC) וגליום ניטריד (GaN) בתדרים גבוהים.
על ידי שילוב השנאי ב- IC, הוא מאפשר להקטין את הגודל, המשקל והגובה של מערכת החשמל. UCC14240-Q1 משתמש בשנאי משולב קנייני טֶכנוֹלוֹגִיָה שיכולים לכווץ פתרונות כוח ב-50 אחוז, לפי TI. הדבר מתורגם גם לעלויות נמוכות יותר עבור יישומי סביבת מתח גבוה כגון רכב חשמלי (EV) ומערכות רכבת כוח היברידיות EV, מערכות הנעה מנוע וממירים הקשורים לרשת.
(מקור: טקסס אינסטרומנטס)
המוצרים של TI מתמודדים עם האתגרים של הפחתת העלות ושיפור היצע רכבי החשמל ועושים זאת בכמה דרכים שונות, אמר ריאן מאנק, מנהל מערכות הרכב של TI, שיווק הנדסת מערכות, במהלך הצגה וירטואלית. "אנו מנסים לשלב כמה שיותר ברמת המוצר וברמת המערכת שבה יש לנו טכנולוגיות המאפשרות לשלב מערכות מערכת הנעה במערכות מסוג XNUMX-in-one ו- XNUMX-in-one עם מטענים משולבים, ממירים משיכה. , ממירים DC ל- DC וכו ', "אמר.
זה עוזר ללקוחות להפחית עלויות, לפשט את העיצוב, לייעל את תאימות הבטיחות הפונקציונלית בכדי להגיע לשוק מהר יותר ולשפר באופן כללי את האמינות של מערכות אלה, אמר Manack. "שילוב זה יכול גם להרחיב את טווח הכוננים ולהוסיף את היעילות [של רכבי אופנוע]".
אחת המטרות של TI היא לצמצם את מספר החלקים בפתרונות החשמל, כולל רכיבים וברמת האדריכלות והמערכת. זה מפשט את העיצובים כדי להקל על האינטגרציה על ידי צמצום מספר התיבות האלקטרוניות שצריכות להיכנס לרכב, אמר מאנק.
"בזמן שאנו עושים זאת, כיצד אנו משיגים את יעילות המערכת 98% ועוזרים ללקוחות לשאוף לעבר 99% יעילות, להפחית אובדן, להפחית חום, לפעול ביעילות רבה יותר, לפעול בתדרים גבוהים יותר ולהקטין את גודל המגנטיקה. בסופו של דבר באמצעות שילוב זה הגביר את אמינות המערכת וייעל את הביצועים התרמיים ", הוסיף.
ארכיטקטורת כוח מוטה
ארכיטקטורות כוח הטיה מסורתיות המשמשות במכשירי חשמל משתמשים בשנאי אחד ובקר הטיה יחיד ליצירת מתחי הטיה לכל מנהלי השער. כיום, לקוחות עוברים למערכות ארכיטקטורה מבוזרות כדי למנף יתרונות סביב יתירות ואמינות בשל בעיות בטיחות והצורך בחיסכון במקום ובמשקל.
"השאלה היא 'איך אתה משפיע על נהגי השער המבודדים במערכת'", אמר מאנק.
"הטייה באמת פירושה כיצד אנו מספקים את הכוח לצד השני של מנהלי השער המבודדים האלה להניע את ה- IGBT או את מתג SiC, או אפילו מתגי GaN בצד המתח הגבוה כדי להגדיל את התדירות ולהקטין את הגודל", אמר מאנק. "במערכות מדור קודם, אתה יכול להשתמש בשנאי אחד כדי להטות את כל מנהלי השער האלה, אך במערכות רכב בהן יתירות היא המפתח והגודל והמשקל הקטן הם המפתח, אנו רואים יותר לקוחות עוברים לארכיטקטורת כוח מבוזרת שבה כל שער מבודד לנהג היצע ייעודי להטיה. "
לכן, אם אספקת הטיה אחת נכשלת, אספקת ההטיה השנייה נשארת פעילה יחד עם נהגי השער המשויכים שלהם, מה שמשפר את בטיחות הרכב בכביש, אמר TI.
לחץ לתמונה גדולה יותר. (מקור: טקסס אינסטרומנטס)
UCC14240-Q1 נועד לסייע למהנדסים לנצל את הארכיטקטורה המבוזרת. מודול ההספק הכפול מציע 60% יעילות-כפולה מזה של אספקת הטיה מסורתית-הכפלת צפיפות הכוח ועזרה להגדלת טווח הנסיעה ברכב, אמר TI.
לחץ לתמונה גדולה יותר. (מקור: טקסס אינסטרומנטס)
עם טביעת רגל קטנה של 12.8 × 10.3 מ"מ וגובה 3.55 מ"מ, UCC14240-Q1 מאפשר למעצבים לצמצם את שטח פתרונות הכוח בכ -50%, עם יותר כוח בחצי מהגודל. זה מאפשר ליצרניות הרכב להשיג את צפיפות ההספק הגבוהה ביותר ויעילות המערכת 98%. יתרון נוסף של הפחתת הגובה הוא הגמישות למקם את המודול משני צדי הלוח המודפס (PCB).
TI מתמקד במידה רבה בצפיפות ההספק, כלומר צמצום גודל הפתרון הכולל, ומרכיב אחד ש"תמיד בלט פשוטו כמשמעו היה השנאי, המשמש אספקת הטיה לאותם נהגי שער מבודדים ", אמר סטיב למבוסס, סגן נשיא ומנהל כללי, מתח גבוה ב- TI.
באמצעות טכנולוגיה קניינית שילבה TI את השנאי ב- UCC14240-Q1, וזה מאוד בזמן שהענף מתקדם לעבר ארכיטקטורה מבוזרת, אמר למבוס. השנאי המשולב מספק אספקת חשמל בטווח טמפרטורות רחב ושומר על בידוד של 3,000 VRMS, בהשוואה לארכיטקטורות מדור קודם של Flyback או Push-Pull באמצעות שנאי חשמל מסורתי עם 2,000 בידוד VRMS, אמר.
[אספקת החשמל המבודדת DC/DC של TI UCC12050, שהוצגה בשנת 2020, הייתה ה- IC הראשון של TI שהשתמש בטכנולוגיית השנאי המשולב.]
UCC14240-Q1 מפחית את חשבון החומרים מ -26 ל -10 מכשירים באמצעות טכנולוגיית השנאי הקניינית והיא גם הקטנה והמדויקת ביותר בתעשייה, וזה חשוב גם בגלל בוררי SiC ו- GaN המהירים יותר, הוסיף.
בנוסף לשילוב הרבה מהרכיבים החיצוניים בפתרון החשמל, UCC14240-Q1 מאפשר מיתוג בתדרים גבוהים יותר באריזה קטנה יותר.
העברת חשמל מבודדת באריזה בגודל IC: ארכיטקטורת דחיפה-משיכה מדור קודם עם שנאים מגושמים בגובה 11 מ"מ (משמאל) ו- UCC14240-Q1 עם שנאי משולב באריזה בגובה 3.55 מ"מ (מימין). (מקור: טקסס אינסטרומנטס)
התרחקות מארכיטקטורת flyback או דחיפה-משיכה מסורתית עם שנאי גדול אחד לארכיטקטורה מבוזרת עם UCC14240-Q1 מאפשרת מדרגיות ויתרונות אחרים כגון היכולת להשתמש בטכנולוגיית מתג רך שתפחית את ה- EMI, אמר Lambouses.
הקיבולת הראשונית-משנית של 3.5-pf של UCC14240-Q1 היא מה שבאמת מאפשר אלגוריתם שליטה שונה לחלוטין החיצוני לשבב והמעבר לתוכנית בקרה של החלפת רך, אמר. UCC14240-Q1 יכול להקל על EMI הנגרמת על ידי מיתוג במהירות גבוהה ולהשיג ביצועי חסינות חולפת (CMTI) במצב נפוץ של יותר מ -150 V/ns.
מודול DC/DC מאפשר גם עמידה קלה יותר בתקני תאימות אלקטרומגנטית של Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR) 25 ו- CISPR 32, בשל תכונות כגון מיתוג רך, אפנון ספקטרום נרחב, מיגון וטפילים נמוכים.
ל- UCC14240-Q1 יש גם שליטה משולבת בלולאה סגורה עם ± 1.0% דיוק בטווח הטמפרטורות של -40 ° C עד 150 ° C. הסובלנות הדוקה של המכשיר מאפשרת שימוש במתגי חשמל קטנים יותר תוך שיפור ההגנה על זרם יתר, אמר TI.
המכשיר מבטל את הצורך במתקן אופטי חיצוני, המשמש באופן מסורתי במעברים חוזרים ובמערכות דחיפה-משיכה על מנת להשיג דיוק גבוה מאוד, אמר למבוס. זה גם מסיר את האמינות והמגבלות הטמפרטורה של הצמד האופטוק בעיצוב, אמר.
הדיוק המוסדר ב -1% הוא נהדר עבור IGBT, אמר מאנק. "אבל זה קריטי למכשירי הפס הרחב-SiC או GaN-שיש להם יותר רגישות לשער ויותר וריאציות RDS (on) כפונקציה של מתח השער."
UCC14240-Q1 כולל תכונה נוספת כגון הגנה על שבב, כולל ניטור תקלות כמו גם הגנה מפני זרם יתר, כוח יתר וטמפרטורת יתר. הוא מציע בידוד 3 kVrms מוסמך של צד שלישי, והוא אמור לספק את חסינות הרטט הטובה ביותר בתעשייה בשל משקלו האולטרה נמוך וגובהו 3.55 מ"מ.
החבילה UCC14240-Q1, באריזה מתכווצת קטנה של 36 פינים, 12.8 × 10.3 × 3.55 מ"מ, זמינה בכמויות טרום ייצור. המחיר מתחיל ב -4.20 $ בכמויות של 1,000. לוח הערכה, UCC14240Q1EVM-052, זמין ב- TI.com תמורת 59 $.
TI מפגינה את UCC14240-Q1 ב- TI Live! אירוע וירטואלי של Tech Exchange, 27-29 בספטמבר, 2021.
על טקסס אינסטרומנטס