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PCIM Europe è la più importante manifestazione al mondo dedicata all’elettronica di potenza, alle tecniche di azionamento intelligente nonché alle energie rinnovabili e alla gestione energetica; all’edizione del 2016 che si è tenuta a Norimberga dal 10 al 12 maggio, Toshiba Electronics Europe ha presentato numerose novità in questo ambito.
Diodi Schottky in SiC di seconda generazione
I nuovi diodi a barriera Schottky (SBD) basati sul processo produttivo dei semiconduttori in carburo di silicio (SiC) di seconda generazione offrono una densità di corrente fino al 50% maggiore rispetto ai dispositivi di prima generazione e sopportano correnti impulsive dirette significativamente più alte.
L’utilizzo di semiconduttori in carburo di silicio aiuta i progettisti a migliorare l’efficienza, ridurre la dissipazione di calore e ridurre lo spazio occupato dei sistemi di commutazione ad alta velocità. I dispositivi di potenza in carburo di silicio garantiscono inoltre un funzionamento stabile su un più ampio intervallo di temperature rispetto alle alternative in silicio, anche in condizioni di tensione e correnti elevata.
Con il processo SiC di seconda generazione, Toshiba ha potuto ridurre lo spessore del die sviluppando diodi Schottky con densità di corrente di circa una volta e mezza superiore rispetto ai dispositivi di prima generazione. Inoltre, i diodi Schottky in SiC di seconda generazione sopportano correnti impulsive dirette (IFSM, forward surge current) non ripetitive più elevate.
I primi prodotti di seconda generazione saranno dei dispositivi da 650 V con correnti nominali da 4 A (TRS4E65F), 6 A (TRS6E65F), 8 A (TRS8E65F) e 10 A (TRS10E65F) in contenitori TO-220 a 2 pin e TO-220 isolato a 2 pin denominati TRS..A65F. Si tratta di diodi particolarmente adatti per essere utilizzati in sistemi di conversione della potenza ad elevata velocità di commutazione come rifasatori, inverter fotovoltaici e gruppi di continuità. I diodi Schottky in SiC di Toshiba possono anche essere utilizzati per migliorare l’efficienza degli alimentatori a commutazione, sostituendo i tradizionali diodi al silicio.
MOSFET a supergiunzione di quinta generazione
Toshiba ha annuncia lo sviluppo della nuova generazione del processo produttivo per semiconduttori a trincea profonda (deep trench) a supergiunzione (SJ) che permette di realizzare MOSFET di potenza ed elevata efficienza. I dispositivi basati sul nuovo processo DTMOS V generano un minor livello di rumore elettromagnetico e sono caratterizzati da una resistenza di conduzione (RDS(ON)) ridotta rispetto ai precedenti dispositivi MOSFET DTMOS IV.
Come per la precedente tecnologia DTMOS IV, la nuova DTMOS V si basa su un processo epitassiale singolo con “etching a trincea profonda” seguito da una crescita epitassiale di tipo P. Il processo di riempimento della trincea profonda permette di ridurre il passo tra le celle adiacenti e la riduzione della RDS(ON) rispetto ai processi planari più tradizionali. Il processo a trincea profonda di Toshiba permette di migliorare il coefficiente termico della RDS(ON) rispetto ai tradizionali MOSFET a supergiunzione che utilizzano il processo di crescita multiepitassiale.
La tecnologia DTMOS V ha permesso di ridurre del 17% la RDS(ON) del dispositivo DPAK TK290P60Y rispetto alla minima RDS(ON) della famiglia di MOSFET DTMOS IV offerta dal dispositivo TK12P60W. L’azienda ha inoltre ottimizzato il rapporto tra velocità di commutazione e rumore elettromagnetico.
I MOSFET DTMOS V semplificano il progetto e migliorano le prestazioni dei sistemi di conversione della potenza, come gli alimentatori a commutazione, i rifasatori, le lampade a LED e altre applicazioni di conversione AC/DC. I primi MOSFET basati sul processo di quinta generazione offriranno tensioni nominali di 600 V e 650 V e saranno disponibili in contenitori DPAK (TO-252) e TO-220SIS (a isolamento intelligente). La resistenza massima di conduzione sarà compresa nell’intervallo 0,29 – 0,56 Ω.
Controller PWM ad alta tensione per motori BLDC da 600 V – 5A
Il dispositivo TPD4207F semplifica la realizzazione di sistemi di controllo ad alte efficienza di motori BLDC (motori brushless in corrente continua) utilizzabili in svariate applicazioni, dagli elettrodomestici ai ventilatori alle pompe industriali. Il circuito fa parte della gamma di dispositivi di potenza intelligenti ad alta tensione (HV-IPD, High-Voltage Intelligent Power Device) e può operare sino a 600V 5A.
Il dispositivo integrato TPD4207F ospita al suo interno i MOSFET di potenza ad alta tensione, il circuito di controllo e di pilotaggio con uscita a ponte trifase, i diodi di bootstrap e un completo sistema di protezione. Un sistema di controllo completo per un motore BLDC viene realizzato semplicemente applicando i segnali provenienti da un microcontrollore host o controller integrato nel motore agli ingressi del dispositivo TPD4207F.
Toshiba ha utilizzato la sua tecnologia di produzione dei MOSFET a supergiunzione ad alta tensione (DTMOS IV) con circuito di pilotaggio integrato in una configurazione multi-chip. Il contenitore è stato progettato separando i pedini di segnale da quelli di potenza. Le funzioni offerte comprendono la protezione dalle sovracorrenti e dalle sottotensioni, nonché lo spegnimento termico.
Il dispositivo TPD4207F è disponibile in un compatto contenitore SOP-30 di soli 20,0 mm x 11,0 mm x 2,0 mm. La resistenza di conduzione tipica è di appena 0,44 Ω. Adatto a un controllo sinusoidale altamente efficiente e silenzioso, il nuovo dispositivo HV-IPD permette di configurare tempi morti a partire da un minimo di 1,0 µs.
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