I driver di gate isolati sono ampiamente utilizzati negli inverter di trazione e nei motori a corrente continua senza spazzole (OBC) nei veicoli elettrici/ibridi (EV/HEV), nei gruppi di continuità (UPS) e negli inverter solari. Molte aziende produttrici di circuiti integrati offrono chipset di driver di gate isolati progettati per pilotare diverse tecnologie di interruttori di potenza, come SiC, GaN, IGBT e MOSFET.
Le alimentazioni di polarizzazione per i driver di gate isolati sono necessarie come fonte di energia per fornire la tensione richiesta per polarizzare/attivare questi driver isolati.
Una volta che il cliente ha determinato quale architettura di pilotaggio del gate intende utilizzare, dovrà selezionare la topologia dell’alimentazione di polarizzazione isolata. Questa scelta determinerà il tipo di trasformatori da impiegare. Alcune delle topologie più comuni per questa applicazione sono flyback, flyback senza optoaccoppiatore (Fly-Buck™), push-pull e LLC.
L’HTX7045C è ottimizzato per la topologia LLC, che funziona bene con il driver per trasformatori ultra-low EMI UCC25800-Q1 di Texas Instruments. Un design simile è il MPQ18913, un driver per trasformatori LLC ad alta frequenza destinato ad applicazioni automobilistiche, prodotto da MPS.
I trasformatori della serie HTX7045C presentano una costruzione in stile chip, un avanzamento significativo rispetto ai design tradizionali con nucleo e bobina. Questo non solo riduce le dimensioni dell’induttore, ma semplifica anche il processo di produzione altamente automatizzato, rendendo la soluzione più economica.
Offre una bassa capacità tra gli avvolgimenti (fino a 0,7 pF), rendendolo particolarmente adatto per le alimentazioni di polarizzazione dei driver di gate isolati che impiegano una topologia LLC a ciclo aperto, per ottenere un rumore EMI ultra-ridotto e un’elevata CMTI (Immunità ai transitori in modalità comune). Queste caratteristiche lo rendono particolarmente vantaggioso per gli interruttori ad alta frequenza, inclusi dispositivi SiC, GaN e IGBT.
L’HTX7045C è qualificato secondo lo standard AEC, il che lo rende ideale per inverter di trazione e controllo motore in ambito automobilistico, caricatori di bordo (OBC) per veicoli, stazioni di ricarica EV, sistemi di gestione delle batterie (BMS), convertitori DC-DC per automotive e molte altre applicazioni industriali e automobilistiche.
L’isolamento è di 2800 Vrms, 4000 VDC per un minuto (hipot) tra gli avvolgimenti primario e secondario.
Quali sono i vantaggi dell’utilizzo del convertitore LLC con l’HTX7045C?
Quando viene utilizzata un’alimentazione di polarizzazione isolata, specialmente per gli interruttori high-side, l’elevato dv/dt sul nodo dell’inverter può accoppiarsi attraverso la capacità parassita tra primario e secondario del trasformatore dell’alimentazione, propagandosi al lato primario e causando rumore EMI aggiuntivo e impattando la CMTI.
Questo fenomeno si aggrava con dispositivi SiC o GaN, a causa dei tempi di commutazione più rapidi e delle frequenze operative più elevate rispetto agli IGBT. Per ridurre al minimo l’accoppiamento del rumore, è necessario minimizzare la capacità parassita del trasformatore. Tuttavia, riducendo questa capacità, si aumenta l’induttanza di dispersione, il che può risultare problematico per le topologie flyback o push-pull, poiché l’induttanza di dispersione deve essere ridotta per ottenere prestazioni ottimali.
Il vantaggio della topologia LLC è che l’induttanza di dispersione fa parte del circuito risonante. L’energia dispersa può essere completamente recuperata, consentendo di assorbire l’induttanza di dispersione nel circuito stesso. Questo elimina le limitazioni sulla quantità di induttanza di dispersione, permettendo al trasformatore di essere progettato con bassa capacità parassita e induttanza di dispersione relativamente elevata.
L’HTX7045C è progettato con una capacità ultra-bassa tra gli avvolgimenti, compresa tra 0,7 pF e 0,9 pF a seconda dei valori, mentre l’induttanza di dispersione è relativamente elevata. Tuttavia, come spiegato in precedenza, ciò non rappresenta un problema per il convertitore LLC.
Conclusione
L’HTX7045C si distingue per la sua capacità ultra-bassa tra gli avvolgimenti, che riduce efficacemente le emissioni EMI e migliora la CMTI nelle alimentazioni di polarizzazione per i driver di gate isolati.
Grazie all’innovativo design dell’HTX7045C, gli utenti possono ridurre significativamente le dimensioni della loro soluzione, diminuire il peso e abbattere i costi. Questo è particolarmente vantaggioso nei progetti con più trasformatori, come nelle architetture semi-distribuite e completamente distribuite dei driver di gate. Datasheet e schemi elettrici: HTX7045C – Coilcraft
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“Fly-Buck™ è un marchio registrato di Texas Instruments.”
