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Les pilotes de grille isolés élargissent les possibilités de conception en haute tension
STMicroelectronics a présenté de nouveaux pilotes de grille 3 A à isolation galvanique avec pince Miller active intégrée pour les applications à base de MOSFET SiC et d’IGBT dans les systèmes industriels de puissance.
www.st.com
L’électronique de puissance haute tension nécessite des pilotes de grille fiables capables de garantir une isolation sûre tout en assurant une commutation efficace dans des conditions de fonctionnement exigeantes. STMicroelectronics a élargi sa famille de pilotes de grille STGAP3S avec de nouveaux dispositifs 3 A à isolation galvanique, conçus pour les applications nécessitant un courant de commande de grille plus faible. Cette extension offre davantage de possibilités pour les conceptions utilisant des MOSFET en carbure de silicium (SiC) et des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) dans les systèmes industriels de conversion d’énergie.
De nouveaux pilotes 3 A pour les applications à faible courant de commande de grille
Le STGAP3S3S est optimisé pour les MOSFET SiC, tandis que le STGAP3S3IF est destiné aux IGBT. Ces nouveaux composants complètent les familles STGAP3S existantes de 6 A et 10 A, permettant aux concepteurs de sélectionner un pilote de grille dont le courant de sortie est mieux adapté aux exigences de leur application, sans compromettre l’isolation galvanique renforcée.
L’ensemble de la famille STGAP3S prend en charge des systèmes haute tension fonctionnant jusqu’à 1 200 V, ce qui rend ces composants adaptés aux circuits de correction du facteur de puissance (PFC), aux alimentations à découpage, aux convertisseurs CC/CC et aux onduleurs.
Les principales applications comprennent :
- Les bornes de recharge pour véhicules électriques
- Les systèmes de stockage d’énergie (ESS)
- Les onduleurs solaires
- Les véhicules électriques industriels, tels que les chariots élévateurs
- Les équipements de chauffage par induction
- Les entraînements industriels
- Les pompes et les ventilateurs
Une isolation renforcée améliore la fiabilité des systèmes haute tension
L’une des principales caractéristiques de la famille STGAP3S est son isolation galvanique renforcée, conçue pour améliorer la fiabilité des systèmes dans les environnements soumis à d’importantes perturbations électriques.
Les dispositifs supportent des tensions transitoires allant jusqu’à 9,6 kV et offrent une immunité aux transitoires en mode commun (CMTI) atteignant 200 V/ns, contribuant ainsi à maintenir un fonctionnement stable lors des variations rapides de tension rencontrées dans les convertisseurs de puissance modernes à base de SiC.
La famille bénéficie également de certifications de sécurité indépendantes, notamment UL 1577 et IEC 60747-17, qui attestent de la conformité aux exigences internationales en matière d’isolation et de sécurité pour les applications haute tension.
Une pince Miller active intégrée réduit le nombre de composants externes
Contrairement aux versions de 6 A et 10 A, les nouveaux pilotes de grille 3 A intègrent une pince Miller active complète, y compris le MOSFET de serrage.
Cette intégration empêche la mise en conduction involontaire du commutateur de puissance provoquée par la capacité Miller, réduisant ainsi le risque de courants de recouvrement (shoot-through). L’intégration du MOSFET permet également de réduire la surface occupée sur le circuit imprimé, de simplifier la conception du circuit et de diminuer le coût de la nomenclature, tout en conservant des performances de serrage adaptées aux courants de commande de grille allant jusqu’à 3 A.
Les familles STGAP3S6 et STGAP3SX, destinées à des courants plus élevés, intègrent un prépilote permettant de connecter un MOSFET externe, offrant ainsi une plus grande flexibilité pour optimiser la vitesse de fonctionnement de la pince dans les applications nécessitant un courant de commande de grille plus important.
Des fonctions de protection intégrées pour une commutation fiable
Tous les pilotes de grille STGAP3S intègrent une détection de désaturation associée à une fonction d’arrêt progressif (soft turn-off), afin de protéger les interrupteurs de puissance lors des surcharges ou des courts-circuits grâce à des transitions contrôlées de tension et de courant.
Pour les versions 6 A et 10 A, ainsi que pour le nouveau pilote 3 A destiné aux MOSFET SiC, il est possible d’ajouter une résistance externe afin d’ajuster la vitesse de l’arrêt progressif selon les besoins de l’application.
Les autres fonctions de protection et de surveillance comprennent :
L’une des principales caractéristiques de la famille STGAP3S est son isolation galvanique renforcée, conçue pour améliorer la fiabilité des systèmes dans les environnements soumis à d’importantes perturbations électriques.
Les dispositifs supportent des tensions transitoires allant jusqu’à 9,6 kV et offrent une immunité aux transitoires en mode commun (CMTI) atteignant 200 V/ns, contribuant ainsi à maintenir un fonctionnement stable lors des variations rapides de tension rencontrées dans les convertisseurs de puissance modernes à base de SiC.
La famille bénéficie également de certifications de sécurité indépendantes, notamment UL 1577 et IEC 60747-17, qui attestent de la conformité aux exigences internationales en matière d’isolation et de sécurité pour les applications haute tension.
Une pince Miller active intégrée réduit le nombre de composants externes
Contrairement aux versions de 6 A et 10 A, les nouveaux pilotes de grille 3 A intègrent une pince Miller active complète, y compris le MOSFET de serrage.
Cette intégration empêche la mise en conduction involontaire du commutateur de puissance provoquée par la capacité Miller, réduisant ainsi le risque de courants de recouvrement (shoot-through). L’intégration du MOSFET permet également de réduire la surface occupée sur le circuit imprimé, de simplifier la conception du circuit et de diminuer le coût de la nomenclature, tout en conservant des performances de serrage adaptées aux courants de commande de grille allant jusqu’à 3 A.
Les familles STGAP3S6 et STGAP3SX, destinées à des courants plus élevés, intègrent un prépilote permettant de connecter un MOSFET externe, offrant ainsi une plus grande flexibilité pour optimiser la vitesse de fonctionnement de la pince dans les applications nécessitant un courant de commande de grille plus important.
Des fonctions de protection intégrées pour une commutation fiable
Tous les pilotes de grille STGAP3S intègrent une détection de désaturation associée à une fonction d’arrêt progressif (soft turn-off), afin de protéger les interrupteurs de puissance lors des surcharges ou des courts-circuits grâce à des transitions contrôlées de tension et de courant.
Pour les versions 6 A et 10 A, ainsi que pour le nouveau pilote 3 A destiné aux MOSFET SiC, il est possible d’ajouter une résistance externe afin d’ajuster la vitesse de l’arrêt progressif selon les besoins de l’application.
Les autres fonctions de protection et de surveillance comprennent :
- Le verrouillage en cas de sous-tension (UVLO)
- L’indication d’arrêt thermique
- L’indication de déclenchement de la protection par désaturation
- La prise en charge d’une tension de grille négative afin d’améliorer l’immunité contre les mises en conduction intempestives et d’assurer une commutation plus stable
Ces fonctions de diagnostic facilitent la surveillance du système et améliorent la gestion des défauts dans les applications industrielles d’électronique de puissance.
Des cartes d’évaluation pour accélérer le développement
Afin de faciliter le développement, STMicroelectronics met à disposition des cartes d’évaluation dédiées aux nouveaux composants.
Les cartes demi-pont EVLSTGAP3S3S et EVLSTGAP3S3IF intègrent des circuits de protection préconfigurés, des LED de diagnostic ainsi que des points de test permettant d’évaluer les performances de commutation et les fonctions de protection pendant le développement.
Disponibilité
L’ensemble de la gamme STGAP3S, comprenant la nouvelle série STGAP3S3 ainsi que les familles STGAP3S6 et STGAP3SX, est désormais disponible en production. Tous les composants sont proposés dans un boîtier SO16W à corps large, avec un prix de départ de 1,93 dollar américain par unité pour une commande de 1 000 pièces.
Contexte supplémentaire
Cette section présente des informations techniques complémentaires ainsi qu’une comparaison avec les solutions concurrentes, qui ne figuraient pas dans l’annonce originale du produit.
Les pilotes de grille à isolation galvanique prennent une importance croissante à mesure que les systèmes industriels adoptent des fréquences de commutation plus élevées et des semi-conducteurs à large bande interdite, tels que les MOSFET SiC. Par rapport aux dispositifs traditionnels en silicium, les transistors SiC offrent un meilleur rendement et des vitesses de commutation plus élevées, mais nécessitent également des pilotes de grille capables de supporter des transitoires de tension rapides tout en évitant les commutations intempestives.
Le marché comprend des familles comparables de pilotes de grille isolés proposées par Infineon Technologies, Texas Instruments, onsemi, Analog Devices et Broadcom. Si de nombreuses solutions concurrentes offrent également une isolation renforcée, une protection contre la désaturation et une immunité CMTI élevée, la nouvelle série 3 A de STMicroelectronics se distingue par l’intégration directe du MOSFET de la pince Miller active dans le pilote de grille. Cette approche réduit le nombre de composants externes, économise de l’espace sur le circuit imprimé et simplifie la conception de l’étage de puissance pour les applications nécessitant un courant de commande de grille modéré.
Édité par Sucithra Mani, rédactrice chez Induportals – adapté avec l’IA.
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Des cartes d’évaluation pour accélérer le développement
Afin de faciliter le développement, STMicroelectronics met à disposition des cartes d’évaluation dédiées aux nouveaux composants.
Les cartes demi-pont EVLSTGAP3S3S et EVLSTGAP3S3IF intègrent des circuits de protection préconfigurés, des LED de diagnostic ainsi que des points de test permettant d’évaluer les performances de commutation et les fonctions de protection pendant le développement.
Disponibilité
L’ensemble de la gamme STGAP3S, comprenant la nouvelle série STGAP3S3 ainsi que les familles STGAP3S6 et STGAP3SX, est désormais disponible en production. Tous les composants sont proposés dans un boîtier SO16W à corps large, avec un prix de départ de 1,93 dollar américain par unité pour une commande de 1 000 pièces.
Contexte supplémentaire
Cette section présente des informations techniques complémentaires ainsi qu’une comparaison avec les solutions concurrentes, qui ne figuraient pas dans l’annonce originale du produit.
Les pilotes de grille à isolation galvanique prennent une importance croissante à mesure que les systèmes industriels adoptent des fréquences de commutation plus élevées et des semi-conducteurs à large bande interdite, tels que les MOSFET SiC. Par rapport aux dispositifs traditionnels en silicium, les transistors SiC offrent un meilleur rendement et des vitesses de commutation plus élevées, mais nécessitent également des pilotes de grille capables de supporter des transitoires de tension rapides tout en évitant les commutations intempestives.
Le marché comprend des familles comparables de pilotes de grille isolés proposées par Infineon Technologies, Texas Instruments, onsemi, Analog Devices et Broadcom. Si de nombreuses solutions concurrentes offrent également une isolation renforcée, une protection contre la désaturation et une immunité CMTI élevée, la nouvelle série 3 A de STMicroelectronics se distingue par l’intégration directe du MOSFET de la pince Miller active dans le pilote de grille. Cette approche réduit le nombre de composants externes, économise de l’espace sur le circuit imprimé et simplifie la conception de l’étage de puissance pour les applications nécessitant un courant de commande de grille modéré.
Édité par Sucithra Mani, rédactrice chez Induportals – adapté avec l’IA.
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