Texas Instruments (TI) Inc., sektörün en küçük ve en doğru 1.5 W izole DC/DC ön beslemesini talep etti modül entegre bir transformatör ile. 1.5°C ortam sıcaklıklarında 105 W'tan fazla güç sağlayan UCC14240-Q1, yüksekVoltaj DC/DC modülü izole edilmiş kapı bipolar transistörlerine güç sağlayabilir (IGBTs) ve ayrıca yüksek frekanslarda silisyum karbür (SiC) ve galyum nitrür (GaN) anahtarları.
Transformatörü bir entegreye entegre ederek ICGüç sisteminin boyutunun, ağırlığının ve yüksekliğinin azaltılmasını sağlar. UCC14240-Q1, tescilli bir entegre transformatör kullanır teknoloji TI'ye göre bu, güç çözümlerini yüzde 50 oranında küçültebilir. Bu aynı zamanda elektrikli araç (EV) ve hibrit EV güç aktarma sistemi sistemleri, motor tahrik sistemleri ve şebekeye bağlı invertörler gibi yüksek voltajlı ortam uygulamaları için daha düşük maliyetler anlamına gelir.
(Kaynak: Texas Instruments)
TI'nin otomotiv sistemleri, Sistem Mühendisliği Pazarlaması direktörü Ryan Manack, sanal bir sunum sırasında, TI'nin ürünlerinin maliyeti düşürme ve elektrikli araç yelpazesini iyileştirme zorluklarını ele aldığını ve bunu birkaç farklı yolla yaptığını söyledi. “Güç aktarım sistemlerinin yerleşik şarj cihazları, çekiş invertörleri ile ikisi bir arada ve üçü bir arada tip sistemlere entegre edilmesine olanak tanıyan teknolojilere sahip olduğumuz ürün düzeyinde ve sistem düzeyinde mümkün olduğunca entegre olmaya çalışıyoruz. , DC'den DC'ye dönüştürücüler vb. "dedi.
Manack, bunun müşterilerin maliyetleri azaltmasına, tasarımı basitleştirmesine, pazara daha hızlı ulaşmak için işlevsel güvenlik uyumluluğunu kolaylaştırmasına ve genel olarak bu sistemlerin güvenilirliğini artırmasına yardımcı olduğunu söyledi. "Bu entegrasyon aynı zamanda sürüş menzilini de genişletebilir ve [EV'lerin] verimliliğine katkıda bulunabilir."
TI'nin hedeflerinden biri, bileşenler de dahil olmak üzere, mimari ve sistem düzeylerinde güç çözümlerindeki parça sayısını azaltmaktır. Manack, bunun otomobilin içine girmesi gereken elektronik kutuların sayısını azaltarak entegrasyonu kolaylaştıracak tasarımları basitleştirdiğini söyledi.
"Bunu yaparken, %98 sistem verimliliğini nasıl elde edebiliriz ve müşterilerin %99 verimliliğe ulaşmalarına, kayıpları azaltmalarına, ısıyı azaltmalarına, daha verimli çalışmalarına, daha yüksek frekanslarda çalışmalarına ve manyetiklerin boyutunu azaltmalarına nasıl yardımcı olabiliriz? sonuçta bu entegrasyon sayesinde sistem güvenilirliğini artırın ve termal performansı optimize edin" diye ekledi.
Önyargı güç mimarisi
EV'lerde kullanılan geleneksel öngerilim gücü mimarileri, tüm geçit sürücüleri için öngerilim voltajlarını üretmek için bir transformatör ve tek bir öngerilim kontrolörü kullanır. Günümüzde müşteriler, güvenlik kaygıları ve yer ve ağırlık tasarrufu ihtiyacından dolayı yedeklilik ve güvenilirlik avantajlarından yararlanmak için dağıtılmış mimari sistemlere geçiyor.
Manack, "Soru 'sistemdeki izole edilmiş kapı sürücülerini nasıl ön yargılı hale getireceğinizdir'" dedi.
Manack, "Önyargılama, IGBT'yi veya SiC anahtarını, hatta yüksek voltaj tarafındaki GaN anahtarlarını çalıştırmak için bu izole edilmiş kapı sürücülerinin ikincil tarafına gücü nasıl sağlayacağımız anlamına geliyor" dedi. "Eski sistemlerde, tüm bu kapı sürücülerini etkilemek için potansiyel olarak tek bir transformatör kullanabilirsiniz, ancak yedekliliğin önemli olduğu ve küçük boyut ve ağırlığın önemli olduğu otomotiv sistemlerinde, daha fazla müşterinin her izole edilmiş kapının olduğu dağıtılmış bir güç mimarisine geçtiğini görüyoruz. sürücünün özel bir önyargı kaynağı var.
Dolayısıyla, bir ön besleme başarısız olursa, diğer ön beslemeler eşleştirilmiş kapı sürücüleri ile birlikte çalışır durumda kalır ve bu da yoldaki araç güvenliğini artırır, dedi TI.
Daha büyük bir resim için tıklayın. (Kaynak: Texas Instruments)
UCC14240-Q1, mühendislerin dağıtılmış mimariden yararlanmasına yardımcı olmak için tasarlanmıştır. TI, çift çıkışlı güç modülünün, geleneksel ön besleme kaynaklarının iki katı olan %60 verimlilik sunarak güç yoğunluğunu iki katına çıkardığını ve aracın sürüş menzilini artırmaya yardımcı olduğunu söyledi.
Daha büyük bir resim için tıklayın. (Kaynak: Texas Instruments)
12.8 × 10.3 mm'lik küçük kaplama alanı ve 3.55 mm yüksekliğiyle UCC14240-Q1, tasarımcıların yarı boyutta daha fazla güçle güç çözümü alanını %50'ye kadar azaltmalarına olanak tanır. Bu, otomobil üreticilerinin en yüksek güç yoğunluğuna ve %98 sistem verimliliğine ulaşmasını sağlar. Yüksekliğin azaltılmasının bir diğer avantajı, modülü baskılı devre kartının (PCB) her iki tarafına da yerleştirme esnekliğidir.
TI ağırlıklı olarak güç yoğunluğuna odaklanıyor, bu da toplam çözümün boyutunun küçültülmesi anlamına geliyor ve "her zaman kelimenin tam anlamıyla öne çıkan bir bileşen, izole edilmiş kapı sürücüleri için ön besleme kaynağı olarak kullanılan transformatördü" dedi başkan yardımcısı Steve Lambouses. TI'da yüksek gerilim enerjisi başkanı ve genel müdürü.
Lambouses, tescilli bir teknoloji aracılığıyla TI'nin transformatörü UCC14240-Q1'e entegre ettiğini ve endüstrinin dağıtılmış bir mimariye doğru ilerlediği bu durumun çok zamanında olduğunu söyledi. Entegre transformatörün, geniş bir sıcaklık aralığında güç dağıtımı sağladığını ve 3,000 VRMS izolasyonlu geleneksel bir güç transformatörü kullanan eski geri dönüş veya itme-çekme mimarilerine kıyasla 2,000 VRMS izolasyonunu koruduğunu söyledi.
[TI'nin 12050'de piyasaya sürülen UCC2020 izole DC/DC öngerilimli güç kaynağı, TI'nin entegre transformatör teknolojisini kullanan ilk entegre devresiydi.]
UCC14240-Q1, tescilli transformatör teknolojisini kullanarak malzeme listesini 26 cihazdan 10 cihaza düşürdüğünü ve aynı zamanda sektörün en küçük ve en doğru cihazı olduğunu, bunun da daha hızlı SiC ve GaN anahtarları nedeniyle önemli olduğunu ekledi.
UCC14240-Q1, güç çözümüne çok sayıda harici bileşeni entegre etmenin yanı sıra, daha küçük bir pakette daha yüksek frekans anahtarlamasına olanak tanır.
IC boyutlu bir pakette izole edilmiş güç aktarımı: 11 mm yükseklikte büyük transformatörlere sahip eski itme-çekme mimarisi (solda) ve 14240 mm yükseklikte bir pakette entegre transformatöre sahip UCC1-Q3.55 (sağda). (Kaynak: Texas Instruments)
Lambouses, UCC14240-Q1 ile büyük bir transformatöre sahip geleneksel geri dönüş veya itme-çekme mimarisinden dağıtılmış bir mimariye geçişin, ölçeklenebilirlik ve EMI'yi azaltacak yumuşak anahtar teknolojisini kullanma yeteneği gibi diğer avantajlar sağladığını söyledi.
Kendisi, UCC3.5-Q14240'in 1 pf'lik birincil-ikincil kapasitansının, çipin dışında tamamen farklı bir kontrol algoritmasına ve yumuşak anahtarlamalı kontrol şemasına geçişe gerçekten izin veren şey olduğunu söyledi. UCC14240-Q1, yüksek hızlı anahtarlamanın neden olduğu EMI'yi azaltabilir ve 150 V/ns'nin üzerinde ortak mod geçici bağışıklık (CMTI) performansına ulaşabilir.
DC/DC modülü aynı zamanda yumuşak anahtarlama, yayılı spektrum modülasyonu, ekranlama ve düşük parazitlenme gibi özellikler sayesinde Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR) 25 ve CISPR 32'nin elektromanyetik uyumluluk standartlarına daha kolay uyum sağlar.
UCC14240-Q1 ayrıca -1.0°C ila 40°C sıcaklık aralığında ±%150 doğruluğa sahip entegre bir kapalı döngü kontrolüne sahiptir. TI, cihazın sıkı toleransının daha küçük güç anahtarlarının kullanımına olanak tanırken aynı zamanda aşırı akım korumasını da iyileştirdiğini söyledi.
Lambouses, cihazın, çok yüksek doğruluk elde etmek için geleneksel olarak geri dönüşlerde ve itme-çekme sistemlerinde kullanılan harici bir optokuplör ihtiyacını ortadan kaldırdığını söyledi. Bunun aynı zamanda tasarımdaki optokuplörün güvenilirliğini ve sıcaklık sınırlamalarını da ortadan kaldırdığını söyledi.
Manack, %1'lik düzenlenmiş doğruluğun IGBT'ler için mükemmel olduğunu söyledi. "Ancak bu, daha fazla kapı hassasiyetine ve kapı voltajının bir fonksiyonu olarak daha fazla RDS(açık) varyasyonuna sahip olan geniş bant aralığına sahip cihazlar (SiC veya GaN) için kritik öneme sahiptir."
UCC14240-Q1, arıza izlemenin yanı sıra aşırı akım, aşırı güç ve aşırı sıcaklık koruması da dahil olmak üzere çip üzerinde koruma gibi başka özellikler de içerir. Üçüncü taraf sertifikalı 3 kVrms izolasyon sunuyor ve ultra düşük ağırlığı ve 3.55 mm yüksekliği nedeniyle sektördeki en iyi titreşim bağışıklığını sağladığı söyleniyor.
14240 pinli, 1 × 36 × 12.8 mm küçültülmüş küçük taslak paketindeki UCC10.3-Q3.55, üretim öncesi miktarlarda TI'dan temin edilebilir. Fiyatlandırma 4.20 adetlik miktarlarda 1,000 dolardan başlıyor. Bir değerlendirme kurulu olan UCC14240Q1EVM-052, TI.com'da 59 $ karşılığında mevcuttur.
TI, TI Live'da UCC14240-Q1'i gösteriyor! Tech Exchange sanal etkinliği, 27-29 Eylül 2021.
Texas Instruments hakkında