Powertrain, da Texas Instruments un gate driver isolato per semplificare la progettazione

Texas Instruments ha sviluppato un gate driver isolato a elevata integrazione, conforme alla sicurezza funzionale, grazie al quale gli ingegneri possono progettare inverter di trazione più efficienti e massimizzare l’autonomia dei veicoli elettrici (EV). Il gate driver UCC5880-Q1 a isolamento offre caratteristiche che permettono agli ingegneri nel settore powertrain di aumentare la densità di potenza e ridurre la complessità di progettazione del sistema e dei costi, raggiungendo al tempo stesso gli obiettivi prefissati in termini di sicurezza e prestazioni.

I veicoli elettrici sono sempre più popolari mentre le innovazioni a semiconduttore nei sistemi con inverter di trazione aiutano a superare le barriere critiche verso un uso diffuso. Le case automobilistiche possono quindi realizzare inverter di trazione affidabili basati sul carburo di silicio (SiC) e su transistor bipolari a gate isolato (IGBT) grazie alla progettazione con UCC5880-Q1, che offre una forza di azionamento del gate variabile in tempo reale, Serial Peripheral Interface (SPI), monitoraggio e protezione SiC avanzati e diagnostica per sicurezza funzionale.

“I progettisti di applicazioni ad alta tensione, come gli inverter di trazione, si trovano ad affrontare una serie unica di sfide per ottimizzare l’efficienza e l’affidabilità dei sistemi in uno spazio ridotto”, ha detto Wenjia Liu, responsabile Linea Prodotto per driver ad alta potenza di Texas Instruments. “Questo nuovo gate driver isolato non solo aiuta gli ingegneri a massimizzare l’autonomia dei veicoli, ma integra anche caratteristiche di sicurezza per ridurre i componenti esterni e la complessità del progetto. Inoltre, è facilmente abbinabile ad altri prodotti di conversione di potenza ad alta tensione, come il nostro modulo di alimentazione a polarizzazione isolato UCC14141-Q1, per migliorare la densità di potenza e aiutare gli ingegneri a raggiungere i massimi livelli di prestazioni per inverter di trazione”.

La necessità di maggiore affidabilità e più alte prestazioni di potenza per i veicoli elettrici è in continua crescita, in quanto i guadagni in termini di efficienza hanno un effetto diretto sull’aumento dell’autonomia per ciascuna carica. Tuttavia, per i progettisti è difficile ottenere un aumento dell’efficienza, dato che la maggior parte degli inverter di trazione funziona già con un’efficienza del 90% o superiore.

Variando la forza di azionamento del gate in tempo reale, a intervalli compresi fra 20 A e 5 A, i progettisti possono migliorare l’efficienza del sistema con il gate driver UCC5880-Q1 fino al 2% riducendo al minimo le perdite di potenza di commutazione del SiC e ottenendo quindi fino a 11 km in più di autonomia dei veicoli elettrici per ogni carica della batteria. Per un utente di veicoli elettrici che ricarica il proprio veicolo tre volte alla settimana, ciò potrebbe tradursi in oltre 1.600 km in più all’anno.

Inoltre, le caratteristiche dell’UCC5880-Q1 in termini di programmabilità e monitoraggio e protezione integrati possono ridurre la complessità del progetto e i costi per componenti esterni. Gli ingegneri possono ridurre ulteriormente i componenti e velocizzare la prototipazione di un efficiente sistema a inverter di trazione utilizzando il progetto di riferimento per inverter di trazione di EV al SiC. Questo progetto testato e personalizzabile comprende l’UCC5880-Q1, un modulo di alimentazione a polarizzazione, MCU di controllo in tempo reale e rilevamento ad alta precisione.

Texas Instruments presenterà le innovazioni ad alta tensione per un futuro sostenibile, tra cui l’UCC5880-Q1, alla conferenza PCIM Europe 2023 (Power Conversion and Intelligent Motion) dal 9 all’11 maggio. Le dimostrazioni mostreranno innovazioni a livello di sistema per progetti basati sul nitruro di gallio (GaN) e sul SiC, nonché ulteriori tecnologie di TI per aumentare la densità di potenza e l’efficienza per veicoli elettrici, alimentatori, sistemi di immagazzinamento dell’energia e altro ancora.

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