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I driver di gate isolati ampliano le possibilità nella progettazione ad alta tensione
STMicroelectronics ha presentato nuovi driver di gate da 3 A con isolamento galvanico e clamp Miller attivo integrato per applicazioni con MOSFET SiC e IGBT nei sistemi industriali di potenza.
www.st.com
L'elettronica di potenza ad alta tensione richiede driver di gate affidabili, in grado di garantire un isolamento sicuro e allo stesso tempo una commutazione efficiente in condizioni operative particolarmente impegnative. STMicroelectronics ha ampliato la propria famiglia di driver di gate STGAP3S introducendo nuovi dispositivi da 3 A con isolamento galvanico, progettati per applicazioni che richiedono una corrente di pilotaggio del gate inferiore. Questa estensione amplia le opzioni disponibili per i progetti basati su MOSFET al carburo di silicio (SiC) e transistor bipolari a gate isolato (IGBT) impiegati nei sistemi industriali di conversione dell'energia.
I nuovi driver da 3 A sono destinati alle applicazioni con minore corrente di pilotaggio del gate
Il modello STGAP3S3S è ottimizzato per MOSFET SiC, mentre lo STGAP3S3IF è progettato per IGBT. Questi nuovi componenti completano le famiglie STGAP3S da 6 A e 10 A già disponibili, consentendo ai progettisti di scegliere un driver di gate con una corrente di uscita meglio adattata ai requisiti dell'applicazione senza compromettere l'isolamento galvanico rinforzato.
L'intera famiglia STGAP3S supporta sistemi ad alta tensione con alimentazioni fino a 1200 V, risultando adatta per circuiti di correzione del fattore di potenza (PFC), alimentatori switching, convertitori DC/DC e inverter.
Le principali applicazioni comprendono:
- Stazioni di ricarica per veicoli elettrici
- Sistemi di accumulo dell'energia (ESS)
- Inverter fotovoltaici
- Veicoli elettrici industriali, come i carrelli elevatori
- Apparecchiature per il riscaldamento a induzione
- Azionamenti industriali
- Pompe e ventilatori
L'isolamento rinforzato migliora l'affidabilità dei sistemi ad alta tensione
Una delle principali caratteristiche della famiglia STGAP3S è l'isolamento galvanico rinforzato, progettato per aumentare l'affidabilità dei sistemi in ambienti caratterizzati da elevati disturbi elettrici.
I dispositivi resistono a tensioni transitorie fino a 9,6 kV e garantiscono un'immunità ai transitori di modo comune (CMTI) fino a 200 V/ns, contribuendo a mantenere stabile il funzionamento durante le rapide variazioni di tensione tipiche dei moderni convertitori di potenza basati su SiC.
La famiglia dispone inoltre delle certificazioni di sicurezza indipendenti UL 1577 e IEC 60747-17, che attestano la conformità ai requisiti internazionali in materia di isolamento e sicurezza per le applicazioni ad alta tensione.
Il clamp Miller attivo integrato riduce i componenti esterni
A differenza delle versioni da 6 A e 10 A, i nuovi driver da 3 A integrano il clamp Miller attivo completo, incluso il MOSFET di clamp.
Questa integrazione impedisce l'accensione indesiderata dell'interruttore di potenza causata dalla capacità Miller, riducendo il rischio di correnti di shoot-through. L'integrazione del MOSFET consente inoltre di ridurre l'area occupata sul circuito stampato, semplificare il progetto elettronico e diminuire il costo della distinta base, mantenendo prestazioni di clamp adeguate per correnti di pilotaggio del gate fino a 3 A.
Le famiglie STGAP3S6 e STGAP3SX, destinate a correnti più elevate, integrano invece un pre-driver per un MOSFET esterno, offrendo una maggiore flessibilità nell'ottimizzazione della velocità di intervento del clamp nelle applicazioni con correnti di pilotaggio del gate superiori.
Le funzioni di protezione integrate garantiscono una commutazione affidabile
Tutti i driver STGAP3S integrano il rilevamento della desaturazione combinato con la funzione di soft turn-off, che protegge gli interruttori di potenza in caso di sovraccarico o cortocircuito mediante transizioni controllate di tensione e corrente.
Nelle versioni da 6 A e 10 A, così come nel nuovo driver da 3 A per MOSFET SiC, è possibile collegare una resistenza esterna per regolare la velocità del soft turn-off in funzione delle esigenze applicative.
Tra le ulteriori funzioni di protezione e diagnostica figurano:
Una delle principali caratteristiche della famiglia STGAP3S è l'isolamento galvanico rinforzato, progettato per aumentare l'affidabilità dei sistemi in ambienti caratterizzati da elevati disturbi elettrici.
I dispositivi resistono a tensioni transitorie fino a 9,6 kV e garantiscono un'immunità ai transitori di modo comune (CMTI) fino a 200 V/ns, contribuendo a mantenere stabile il funzionamento durante le rapide variazioni di tensione tipiche dei moderni convertitori di potenza basati su SiC.
La famiglia dispone inoltre delle certificazioni di sicurezza indipendenti UL 1577 e IEC 60747-17, che attestano la conformità ai requisiti internazionali in materia di isolamento e sicurezza per le applicazioni ad alta tensione.
Il clamp Miller attivo integrato riduce i componenti esterni
A differenza delle versioni da 6 A e 10 A, i nuovi driver da 3 A integrano il clamp Miller attivo completo, incluso il MOSFET di clamp.
Questa integrazione impedisce l'accensione indesiderata dell'interruttore di potenza causata dalla capacità Miller, riducendo il rischio di correnti di shoot-through. L'integrazione del MOSFET consente inoltre di ridurre l'area occupata sul circuito stampato, semplificare il progetto elettronico e diminuire il costo della distinta base, mantenendo prestazioni di clamp adeguate per correnti di pilotaggio del gate fino a 3 A.
Le famiglie STGAP3S6 e STGAP3SX, destinate a correnti più elevate, integrano invece un pre-driver per un MOSFET esterno, offrendo una maggiore flessibilità nell'ottimizzazione della velocità di intervento del clamp nelle applicazioni con correnti di pilotaggio del gate superiori.
Le funzioni di protezione integrate garantiscono una commutazione affidabile
Tutti i driver STGAP3S integrano il rilevamento della desaturazione combinato con la funzione di soft turn-off, che protegge gli interruttori di potenza in caso di sovraccarico o cortocircuito mediante transizioni controllate di tensione e corrente.
Nelle versioni da 6 A e 10 A, così come nel nuovo driver da 3 A per MOSFET SiC, è possibile collegare una resistenza esterna per regolare la velocità del soft turn-off in funzione delle esigenze applicative.
Tra le ulteriori funzioni di protezione e diagnostica figurano:
- Blocco per sottotensione (UVLO)
- Indicazione di spegnimento per sovratemperatura
- Indicazione dell'intervento della protezione per desaturazione
- Supporto della tensione negativa sul gate per migliorare l'immunità contro le accensioni indesiderate e aumentare la stabilità della commutazione
Queste funzioni diagnostiche semplificano il monitoraggio del sistema e migliorano la gestione dei guasti nelle applicazioni industriali di elettronica di potenza.
Le schede di valutazione facilitano lo sviluppo
Per supportare lo sviluppo delle applicazioni, STMicroelectronics mette a disposizione schede di valutazione dedicate ai nuovi dispositivi.
Le schede half-bridge EVLSTGAP3S3S ed EVLSTGAP3S3IF includono circuiti di protezione preconfigurati, LED diagnostici e punti di misura che consentono agli sviluppatori di valutare le prestazioni di commutazione e le funzioni di protezione durante la fase di sviluppo.
Disponibilità
L'intera gamma STGAP3S, comprendente la nuova serie STGAP3S3 insieme alle famiglie STGAP3S6 e STGAP3SX, è già disponibile in produzione. Tutti i dispositivi sono forniti nel package SO16W wide-body, con un prezzo a partire da 1,93 dollari USA per unità per ordini di 1.000 pezzi.
Contesto aggiuntivo
Questa sezione riporta informazioni tecniche e un confronto con le soluzioni concorrenti che non erano incluse nell'annuncio originale del prodotto.
I driver di gate con isolamento galvanico stanno assumendo un ruolo sempre più importante con la diffusione di sistemi industriali che adottano frequenze di commutazione più elevate e semiconduttori a banda proibita ampia, come i MOSFET SiC. Rispetto ai tradizionali dispositivi al silicio, i transistor SiC offrono una maggiore efficienza e velocità di commutazione, ma richiedono anche driver di gate in grado di gestire rapidi transitori di tensione evitando commutazioni indesiderate.
Il mercato comprende famiglie comparabili di driver di gate isolati prodotte da Infineon Technologies, Texas Instruments, onsemi, Analog Devices e Broadcom. Sebbene molte soluzioni concorrenti offrano anch'esse isolamento rinforzato, protezione dalla desaturazione e un'elevata immunità CMTI, la nuova serie da 3 A di STMicroelectronics si distingue per l'integrazione diretta del MOSFET del clamp Miller attivo all'interno del driver di gate. Questo approccio consente di ridurre il numero di componenti esterni, risparmiare spazio sul circuito stampato e semplificare la progettazione dello stadio di potenza nelle applicazioni che richiedono una corrente di pilotaggio del gate moderata.
A cura di Sucithra Mani, redattrice di Induportals – adattato con l'IA.
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Le schede di valutazione facilitano lo sviluppo
Per supportare lo sviluppo delle applicazioni, STMicroelectronics mette a disposizione schede di valutazione dedicate ai nuovi dispositivi.
Le schede half-bridge EVLSTGAP3S3S ed EVLSTGAP3S3IF includono circuiti di protezione preconfigurati, LED diagnostici e punti di misura che consentono agli sviluppatori di valutare le prestazioni di commutazione e le funzioni di protezione durante la fase di sviluppo.
Disponibilità
L'intera gamma STGAP3S, comprendente la nuova serie STGAP3S3 insieme alle famiglie STGAP3S6 e STGAP3SX, è già disponibile in produzione. Tutti i dispositivi sono forniti nel package SO16W wide-body, con un prezzo a partire da 1,93 dollari USA per unità per ordini di 1.000 pezzi.
Contesto aggiuntivo
Questa sezione riporta informazioni tecniche e un confronto con le soluzioni concorrenti che non erano incluse nell'annuncio originale del prodotto.
I driver di gate con isolamento galvanico stanno assumendo un ruolo sempre più importante con la diffusione di sistemi industriali che adottano frequenze di commutazione più elevate e semiconduttori a banda proibita ampia, come i MOSFET SiC. Rispetto ai tradizionali dispositivi al silicio, i transistor SiC offrono una maggiore efficienza e velocità di commutazione, ma richiedono anche driver di gate in grado di gestire rapidi transitori di tensione evitando commutazioni indesiderate.
Il mercato comprende famiglie comparabili di driver di gate isolati prodotte da Infineon Technologies, Texas Instruments, onsemi, Analog Devices e Broadcom. Sebbene molte soluzioni concorrenti offrano anch'esse isolamento rinforzato, protezione dalla desaturazione e un'elevata immunità CMTI, la nuova serie da 3 A di STMicroelectronics si distingue per l'integrazione diretta del MOSFET del clamp Miller attivo all'interno del driver di gate. Questo approccio consente di ridurre il numero di componenti esterni, risparmiare spazio sul circuito stampato e semplificare la progettazione dello stadio di potenza nelle applicazioni che richiedono una corrente di pilotaggio del gate moderata.
A cura di Sucithra Mani, redattrice di Induportals – adattato con l'IA.
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