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Antes de la Conferencia de Electrónica de Potencia Aplicada (APEC) de 2024, Texas Instruments anunció dos nuevos circuitos integrados de potencia destinados a aplicaciones industriales y automotrices de próxima generación.
Desde automóviles hasta granjas de servidores, los últimos dispositivos de energía de TI permiten reducir el tamaño de los convertidores de energía y los circuitos de aislamiento para satisfacer nuevas aplicaciones.
Con sus FET GaN LMG2100/3100 y su módulo de alimentación CC/CC UCC33420-Q1, TI pretende abordar los desafíos del escalamiento del suministro de energía.
Para conocer mejor estos nuevos chips, hablamos con David Snook, gerente de producto para productos GaN en TI, y el Dr. Raji Mukhopadhyay, gerente de línea de productos para controladores de alto voltaje.
TI presenta dos etapas de potencia de GaN de media tensión
Los nuevos FET GaN LMG2100/3100 de TI aprovechan las ventajas intrínsecas de GaN para aumentar la eficiencia eléctrica y térmica de los convertidores de potencia.
Las etapas de potencia GaN de 100 V están disponibles en configuraciones de medio puente y FET único con soporte de voltaje/corriente de 80 V, 35 A y 90 V, 97 A, respectivamente. Las resistencias asociadas también son bajas, 4,4 mΩ y 1,7 mΩ. Esto permite a los diseñadores reducir significativamente el tamaño y las pérdidas de potencia de sus productos gracias a la potencia de 1,5 kW/pulg.3 densidad de potencia volumétrica. Además, TI informa una eficiencia del sistema del 98% o más, minimizando las pérdidas por conmutación.
«Los diseñadores pueden reducir el tamaño de las soluciones de energía para aplicaciones de media tensión y lograr una densidad líder en la industria de más de 1,5 kW/pulgada».3«Todo esto es posible gracias a las bajas pérdidas de conmutación y las mayores frecuencias de conmutación de la tecnología GaN», dijo Snook.
Los nuevos FET de GaN se pueden utilizar en diversas aplicaciones, incluidos circuitos de medio puente.
TI también diseñó el LMG2100/3100 (hojas de datos vinculadas) para proporcionar una mayor eficiencia térmica con un paquete enfriado en ambos lados. Esto reduce significativamente la resistencia térmica y, por tanto, el tamaño de los circuitos. Esta reducción de tamaño permite en última instancia que los chips cubran una amplia gama de aplicaciones.
«El paquete de enfriamiento térmicamente mejorado en la parte superior, combinado con una plataforma de tierra expandida en la parte inferior, permite efectivamente el enfriamiento por ambos lados, lo cual es nuevo para el rango de potencia de 100 V», dijo Snook. «Esto permite una disipación de calor mucho más eficiente en los sistemas de ambos lados del tablero, lo que resulta en una mejora de 18 veces en la resistencia térmica del paquete en comparación con los paquetes disponibles anteriormente».
El módulo DC-DC ofrece rendimiento en un paquete pequeño
Además de las etapas de potencia de GaN, TI también anunció la serie UCC33420-Q1 (hoja de datos vinculada) de módulos CC/CC para automóviles. Para cumplir con los estrictos estándares de electrónica automotriz, el módulo CC-CC compacto ofrece una alta potencia de salida de hasta 1,5 W. Con unas dimensiones de solo 4 mm × 5 mm, el dispositivo está diseñado para alojar múltiples chips con una señal de corriente limpia y regulada.
«Este es el primer módulo CC/CC aislado de 1,5 W aprobado para automóviles y se encuentra en el paquete más pequeño del mercado», dijo Mukhopadhyay. “Permite a los diseñadores reunirse
la demanda de sistemas automotrices más pequeños, livianos y silenciosos en aplicaciones como inversores de tracción, cargadores a bordo y sistemas de gestión de baterías”.
Además de la potencia de salida, la serie UCC33420 también ofrece aislamiento galvánico de hasta 3 kV.RMS utilizando un transformador en chip. Esta integración reduce aún más la solución DC-DC al reducir la cantidad de componentes externos.
La reducción de tamaño de la serie UCC33420 permite a los diseñadores integrar circuitos de potencia en más aplicaciones que antes habrían sido demasiado grandes.
Una propuesta de valor clave de la serie UCC33420 es su capacidad para reducir el tamaño de los diseños de convertidores de potencia. En comparación con las soluciones discretas, el UCC33420 permite una reducción del 89 % en el tamaño de la solución y una reducción del 75 % en la altura, lo que permite integrar módulos de potencia en una variedad más amplia de entornos.
«Podemos lograr una densidad de potencia ocho veces mayor que las soluciones discretas para lograr el mismo nivel de potencia de salida y nivel de aislamiento», dijo Mukhopadhyay.
Soluciones de gran potencia para diseños industriales y automotrices
TI demostrará soluciones de referencia con los dispositivos LMG2100/3100 y UCC33420 en APEC 2024 en el stand 1145. La compañía también ha lanzado diseños de referencia del LMG2100/3100 en aplicaciones de microinversores y MPPT.
Diagrama de bloques del microinversor. (Haga clic para ampliar la imagen)
«Estas etapas de potencia de GaN son productos versátiles adecuados para su uso en todas las topologías de conversión de energía comunes en una amplia gama de aplicaciones industriales y automotrices, y nos complace poder ofrecerlas a nuestros clientes a partir de hoy», dijo Snook.
«Estos son los dos últimos ejemplos de TI de nuestro enfoque único en materia de densidad de potencia», concluyó Mukhopadhyay. «Permitimos espacios más pequeños, mejoramos el rendimiento térmico de nuestro embalaje, integramos una variedad de características en su interior y adoptamos tecnologías innovadoras para que podamos ofrecer a los diseñadores de fuentes de alimentación una mayor densidad de potencia y eficiencia».
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