Soutenir le développement de systèmes grâce à une approche basée sur des solutions et une flexibilité technologique «twin-track»

Les solutions éprouvées de Toshiba aident les concepteurs à réduire les délais et les coûts de développement.

Concept de Conception de Référence du Chargeur EV Modulaire avec la Technologie PFC de Toshiba, également connu sous le nom de 'SiC Cube

par Armin Derpmanns, Vice President Marketing & Operations Division, Toshiba Electronics Europe GmbH

Lors du choix des composants pour leur équipement final, les concepteurs de cartes sont confrontés à un nombre parfois écrasant d'options disponibles directement auprès des fabricants ou des distributeurs de semi-conducteurs. Soucieux de mettre rapidement leur produit sur le marché, ils n'ont tout simplement pas le temps d'effectuer une évaluation complète en laboratoire des performances de chaque composant répondant aux spécifications dont ils ont besoin, ce qui signifie que leur décision finale sera probablement fondée sur un compromis entre le coût et la réputation de la marque du fournisseur. Cependant, choisir de bons composants ne garantit pas qu'ils puissent être combinés pour créer une bonne solution et de nombreux problèmes n'apparaissent qu'une fois la conception de la carte élaborée. Une manière de réduire ce risque consiste à simuler une conception, mais cela prend du temps et de nombreux concepteurs de cartes n'ont pas accès à des logiciels de simulation de circuits coûteux. Toshiba est conscient de cette pression et y répond en s'orientant vers des offres « basées sur des solutions » (solutions-based) qui complètent ses produits autonomes.

Les concepteurs pourront utiliser ces solutions éprouvées, développées à partir de composants issus du vaste portefeuille de Toshiba, pour réduire les risques de problèmes. Ils pourront ainsi se concentrer sur l’ajout de fonctionnalités innovantes et rendre les conceptions nouvelles ou existantes plus économes en énergie et plus durables sans craindre d’introduire involontairement des erreurs. Le SiC Cube de Toshiba, une conception de référence PFC (power factor correction, correction du facteur de puissance), est un excellent exemple de cette approche « solutions-based ». Développé dans son laboratoire haute tension de Düsseldorf, il accélérera l’implémentation du système électrique. Ce module de correction du facteur de puissance (PFC) à architecture multiniveau est basé sur la troisième génération de MOSFET SiC de Toshiba, ainsi que sur des diodes à barrière Schottky et des pilotes de grille intelligents, pour prendre en charge un fonctionnement triphasé de 22 kW. Le fait que ces composants constitutifs soient si étroitement adaptés signifie qu'il s'agit d'une plate-forme de conception de référence PFC sur laquelle des systèmes d'alimentation électrique très efficaces peuvent être développés. Contenant des cartes de pont de commutation de puissance, ainsi que des cartes d'inductance et de condensateur, connectées à une carte de microcontrôleur TMPM4K, son empilement modulaire 3D permet des économies d'encombrement significatives et offre une densité de puissance élevée.

Des offres technologiques « à double voie » (Twin-track) pour résoudre les problèmes d’aujourd’hui et de demain
Les fabricants de semi-conducteurs innovent constamment et s’efforcent d’introduire de nouveaux produits basés sur les technologies émergentes. Bien que cela ouvre de nouvelles possibilités passionnantes pour l’avenir, ils perdent parfois de vue que, tout en planifiant l’avenir, leurs clients ont encore du mal à résoudre les problèmes d’aujourd’hui. Les semi-conducteurs à large bande interdite en sont un bon exemple : s'il est vrai qu'ils ouvrent de nouveaux horizons pour des niveaux d'efficacité jusqu'alors inaccessibles dans la commutation à haute vitesse et à haute tension, les produits à base de SiC et de GaN sont associés à un surcoût important, que de nombreux fabricants d'équipements ne peuvent pas se permettre. En outre, la très large disponibilité de ces produits est un phénomène relativement récent et de nombreux concepteurs de cartes craignent de « casser » des conceptions éprouvées pour exploiter ce qui pourrait n'être que des avantages marginaux permis par ces technologies, en fonction de l'application. Clairement, à l’heure actuelle, tous les fabricants d’équipements ne souhaitent pas, n’ont pas besoin ou ne peuvent pas se permettre de passer aux semi-conducteurs à large bande interdite. Contrairement à de nombreuses autres entreprises de semi-conducteurs, Toshiba a reconnu ce fait et a adopté une approche « à deux voies » (twin track) en matière de fourniture de technologie. En travaillant avec ses clients pour identifier les alternatives MOS ou IGBT à haute puissance qui peuvent répondre à leurs besoins aujourd'hui, Toshiba prend le temps d'écouter et d’accompagner ses clients dans ce passage vers les composants à large bande interdite au moment le plus opportun pour eux.

L'isolation des signaux numériques haute tension dans les applications industrielles est une autre application où ces deux technologies distinctes répondent à un objectif similaire. Dans ce domaine, Toshiba est réputé pour fournir des photocoupleurs optiques leaders du marché dans une technologie d'encapsulation dédiée pour offrir des propriétés telles qu'une isolation de haute fiabilité et une excellente compatibilité électromagnétique (EMC). D'autre part, Toshiba a récemment introduit une gamme d'isolateurs numériques magnétiques multicanaux à haute vitesse, qui offrent une meilleure immunité aux transitoires en mode commun pour les nouvelles applications de commutation à haute tension, un autre exemple de l'approche technologique «twin-track» de l'entreprise. .

Dans le secteur automobile, ses nouveaux fusibles électroniques aident les équipementiers dans leur transition vers une architecture zonale, mais Toshiba continue également de soutenir les clients qui optent pour l'utilisation de relais mécaniques traditionnels. Le packaging des composants est un autre domaine dans lequel les innovations qui résolvent un problème peuvent en créer un autre. De nouveaux boitiers peuvent indéniablement aider à relever les défis technologiques, mais ils peuvent rendre difficile l’identification de fournisseurs de « seconde source » appropriés. Certaines sociétés de semi-conducteurs abandonnent effectivement leurs clients en supprimant des produits pour lesquels il subsiste pourtant une demande latente sur le marché. Toshiba s'efforce de combler ce vide en identifiant et en répondant aux besoins de ces sociétés - sa gamme récemment introduite de pilotes de moteurs à courant continu et pas à pas à balais en est la preuve.

Prise en charge du prototypage
Lors du développement de nouveaux systèmes complexes, les clients souhaitent de plus en plus pouvoir étudier plusieurs topologies différentes et modéliser des implémentations alternatives avant de s'engager dans un nouveau projet. Toshiba souhaite les soutenir dans ces efforts et collabore avec d'autres partenaires industriels et universitaires pour construire des prototypes de systèmes que les clients peuvent utiliser pour évaluer la manière dont une chaîne de composants fonctionnera ensemble. Par exemple, Toshiba collabore en permanence avec MikroElektronika (MIKROE) pour produire des cartes d'évaluation pour les applications de moteur - la plus récente étant la carte de développement MIKROE Clicker 4 pour la famille de MCU de commande de moteur M4K de Toshiba, combinée au bouclier d'onduleur Clicker 4. Il s'agit d'une solution simple à utiliser et économique pour expérimenter des scénarios de contrôle de moteur BLDC. Il comprend un débogueur embarqué et dispose de quatre prises pour connecter une large gamme de cartes MIKROE Click™ différentes, permettant l'ajout de fonctions supplémentaires.

Toshiba a récemment lancé MCU Motor Studio, qui rassemble des outils de conception basés sur PC, un micrologiciel de microcontrôleur et du matériel d'évaluation à faible coût pour accélérer la mise sur le marché des applications de contrôle moteur hébergées sur les microcontrôleurs (MCU) TXZ+™4A de Toshiba. Il comprend une suite de micrologiciels qui prend en charge toutes les stratégies courantes de contrôle de moteur à haut rendement énergétique, notamment la commutation sinusoïdale et la commande vectorielle orientée champ (field-oriented control, FOC), sans capteur ou avec détection de position précise. Au-delà du matériel, Toshiba cherche à repousser les limites de ce qu'elle peut offrir en tant qu'entreprise de semi-conducteurs pour démontrer ses capacités en étudiant la faisabilité du développement de jumeaux numériques pour des systèmes matériels complets.

Les nouvelles technologies doivent compléter les technologies existantes avant de les remplacer
Le rythme de l’innovation technologique est désormais si rapide que les concepteurs qui viennent tout juste de se familiariser avec l’exploitation des avantages d’une technologie se voient soudain présenter une nouvelle technologie « encore meilleure » qu’ils se sentent obligés d’utiliser. Il leur est donc difficile de savoir quelle technologie utiliser et à quel moment, ce qui, au lieu de leur simplifier la vie, la rend plus confuse. Toshiba est parfaitement conscient des difficultés que le rythme de l'innovation crée pour les ingénieurs du « monde réel » et y répond de deux manières. Premièrement, en veillant à continuer à proposer des technologies complémentaires aux ingénieurs qui n'ont pas les ressources nécessaires pour faire la transition d'une technologie existante à une nouvelle afin de réaliser le projet. Deuxièmement, en veillant à ce qu'elle fournisse les outils matériels et logiciels dont les concepteurs ont besoin pour comprendre les avantages des nouvelles technologies afin d'avoir une confiance totale dans leur décision lorsque viendra le temps d'effectuer la transition.

www.toshiba.com

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