Nouvelle plateforme IC GaN de ST pour améliorer l'efficacité du contrôle du mouvement
La technologie GaN s'étend aux entraînements moteurs
STMicroelectronics a lancé une nouvelle plateforme de composants de puissance intelligents basée sur le nitrure de gallium (GaN). Cette technologie, déjà populaire dans les adaptateurs à haute efficacité, est désormais optimisée pour le contrôle du mouvement. Elle permet des économies d'énergie significatives et des gains de performance dans les appareils domestiques et les entraînements industriels.
Amélioration de l'efficacité pour les appareils électroménagers et les systèmes industriels
La plateforme cible directement les applications de commande de moteurs. Elle alimente des appareils comme les machines à laver, les outils électriques et les servomoteurs industriels. Les premiers produits, GANSPIN611 et GANSPIN612, gèrent des moteurs jusqu'à 400 W. Ils conviennent aux compresseurs, pompes et ventilateurs. La compatibilité des broches entre les deux permet une montée en gamme facile.
Fonctionnalités clés pour des conceptions fiables et compactes
Contrairement aux drivers standards, ce système-en-paquet contrôle précisément la dynamique de commutation. Il gère les temps de mise sous tension et hors tension pour réduire le stress sur les enroulements du moteur. Cela minimise également le bruit électromagnétique. Un taux de montée configurable facilite la conformité aux réglementations EMC strictes comme la directive européenne.
Réduction de la taille et des coûts
Les transistors GaN présentent des valeurs très faibles de RDS(on). Cela minimise les pertes d'énergie et la génération de chaleur. Par conséquent, de nombreuses applications peuvent se passer de dissipateur thermique. Ce changement réduit les coûts des matériaux et l'espace sur la carte jusqu'à 60 %. Le GANSPIN611 est actuellement disponible dans un boîtier QFN thermiquement amélioré.
Analyse de l'auteur : un changement stratégique pour la conception de puissance
La démarche de ST marque la maturation du GaN au-delà de la charge rapide vers le contrôle moteur principal. En intégrant le driver et le demi-pont avec des fonctions de protection robustes, ils réduisent un obstacle majeur à l'adoption : la complexité de conception. Pour les ingénieurs, cela signifie un délai de mise sur le marché plus court pour les produits nécessitant une efficacité et une densité de puissance accrues. La tendance de l'industrie est claire ; les solutions à base de silicium font de plus en plus face à la concurrence des semi-conducteurs à large bande interdite comme le GaN dans les segments critiques en performance.
Protection intégrée et robustesse du système
Les circuits intégrés incluent des protections complètes pour un fonctionnement fiable. Les fonctionnalités intégrées comprennent la détection de défauts, le verrouillage en cas de sous-tension et la protection contre les surintensités. Ils offrent également une protection contre les surtensions et une coupure thermique. Une large plage de tension d'alimentation jusqu'à 20 V assure des performances robustes. Cela facilite la mise à niveau des étages de puissance traditionnels.
FAQ : Questions fréquemment posées
Q1 : Quel est le principal avantage d'utiliser le GaN pour les entraînements moteurs ?
R1 : Le GaN permet des fréquences de commutation plus élevées avec des pertes plus faibles que le silicium traditionnel. Cela se traduit par une meilleure efficacité énergétique, une réduction de la chaleur et la possibilité de systèmes d'entraînement moteur plus petits et plus légers.
Q2 : Quels types de moteurs ces nouveaux circuits intégrés peuvent-ils entraîner ?
R2 : Ils sont conçus pour entraîner des moteurs brushless DC (BLDC) triphasés couramment utilisés dans les appareils électroménagers, les outils électriques, les pompes, les ventilateurs et les servomoteurs industriels.
Q3 : En quoi cela aide-t-il à la conformité CEM ?
R3 : Les circuits intégrés permettent aux concepteurs d'ajuster la vitesse de variation de la tension (dV/dt). Un contrôle précis des fronts de commutation aide à minimiser les interférences électromagnétiques, facilitant ainsi la conformité aux normes réglementaires.
Q4 : Pourquoi l'élimination d'un dissipateur thermique est-elle importante ?
R4 : Retirer le dissipateur thermique réduit le coût total de la nomenclature (BOM), diminue le poids et la taille du produit, et simplifie la conception mécanique ainsi que le processus d'assemblage.
Q5 : Ces produits sont-ils disponibles maintenant ?
R5 : Oui, le GANSPIN611 est en production. Le GANSPIN612 fait partie de la même famille, offrant une évolutivité compatible broche pour différentes exigences de puissance.
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