En 2018, el Centro de Investigación Glenn de la NASA pronosticó que una vez que estuviera "suficientemente desarrollado", el SiC (carburo de silicio) tomaría por asalto las industrias de vehículos eléctricos y transporte. SiC mejora drásticamente los dispositivos electrónicos de potencia en los sistemas de transporte, presentando temperaturas de operación más altas, voltajes más altos, menor resistencia parásita y un tamaño más pequeño que sus contrapartes de silicio.
Ese día de suficiente desarrollo de SiC previó la NASA está un paso más cerca, según Microchip. La compañía anunció recientemente un nuevo sistema unificado que pone los dispositivos de energía SiC en manos de los diseñadores para su adopción generalizada en vehículos pesados, unidades de energía auxiliares, carga, almacenamiento, inversores y calentamiento por inducción.


Diagrama de bloques de diseño de energía. Imagen utilizada por cortesía de Microchip

La solución tiene dos vertientes: Microchip ofrece un controlador de puerta programable digitalmente "AgileSwitch" para abordar los desafíos de operar dispositivos de potencia SiC e IGBT a altas frecuencias de conmutación (200 kHz).
La segunda oferta es un módulo de potencia de SiC, denominado SP6LI, que puede incluir varios módulos de potencia basados ​​en los diodos de barrera Schottky (SBD) de SiC de Microchip. Utilizando la nueva generación de troquel de SiC de la compañía, los módulos de potencia vienen en ofertas de 700 V, 1200 V y 1700 V. El kit también incluye controladores de señal digital ("dsPIC") para proporcionar periféricos flexibles y reducir el consumo de energía.

Un enfoque más simple para las adquisiciones

Una de las principales ventajas de agrupar el controlador de puerta y el kit del módulo de alimentación es que los diseñadores no necesitarán adquirir cada dispositivo por separado. Debido a que los controladores de puerta de Microchip ya están calificados para la producción del producto final, los ingenieros pueden omitir el paso de desarrollar sus propios controladores de puerta.

Controladores de compuerta IGBT y SiC programables digitalmente AgileSwitch
Controladores de compuerta IGBT y SiC programables digitalmente AgileSwitch. Imagen utilizada por cortesía de Microchip

El módulo de potencia probado SP6LI SiC también ayuda a los desarrolladores a evitar el problema de calificar módulos de potencia para sus diseños. Estos dos beneficios pueden reducir los programas de desarrollo, a veces por meses, dice Microchip.

Configurar con un clic

El módulo de potencia SiC y el controlador de puerta incluyen tecnología de conmutación aumentada, que Microchip denomina un método de "configuración con un clic". Esto significa que los diseñadores pueden usar una interfaz de computadora basada en Windows para revisar problemas como el exceso de voltaje, la interferencia electromagnética (EMI) y las pérdidas de conmutación. Los diseñadores pueden volver a esta interfaz durante todo el proceso de diseño, ya sea que estén evaluando problemas dinámicos desde el principio o optimizando un producto casi final, todo sin tener que utilizar un soldador.
Otra herramienta del kit llamada Herramienta de configuración inteligente es un amplificador para la tecnología de conmutación aumentada, que regula el timbre, el exceso de voltaje y la EMI. Esta herramienta también mejora la respuesta a cortocircuitos y el encendido y apagado de la puerta.

Comparación de los nuevos controladores de puerta configurables por software con controladores de puerta analógicos para diversas detecciones de fallas
Comparación de los nuevos controladores de puerta configurables por software con controladores de puerta analógicos para diversas detecciones de fallas. Imagen utilizada por cortesía de Microchip

Microchip perfeccionó el soporte técnico con esta versión, llamándolo un "punto central de contacto" para que los ingenieros verifiquen dos veces que el controlador de la puerta, el paquete de energía y el troquel están diseñados específicamente para cada uno.

Acelerar el desarrollo desde la mesa hasta la producción

Juntas, estas dos soluciones tratan de simplificar y acelerar el tiempo de comercialización de un diseño. Leon Gross, vicepresidente del grupo de productos discretos de Microchip, explicó que este anuncio es una respuesta directa a los comentarios de los desarrolladores sobre los desafíos de crear soluciones de sistemas totales para los productos MCU y analógicos de Microchip.
Por ejemplo, el controlador de puerta configurable por software supera a los controladores de puerta analógicos cuando se trata de prevenir fallas (o fallas falsas, para el caso) en dispositivos de potencia SiC e IGBT, como timbre, EMI, sobreimpulso y subimpulso.
"Ahora que los módulos de potencia de SiC permiten cada vez más las tecnologías que transforman el transporte y otras industrias, este completo kit de productos permite a los desarrolladores centrarse en la innovación y reducir significativamente el tiempo de comercialización", explica Gross.

Microchip llama a la nueva solución el único módulo de potencia de SiC de baja inductancia de la industria y kit de controlador de puerta programable de su tipo.
Microchip llama a la nueva solución el único módulo de potencia de SiC de baja inductancia de la industria y kit de controlador de puerta programable de su tipo. Imagen utilizada por cortesía de Microchip

Microchip siente que con estas herramientas en la mano, los diseñadores pueden estar más equipados para electrificar los sistemas de transporte rápidamente, desde trenes, tranvías y trolebuses hasta autobuses, automóviles y cargadores de vehículos eléctricos, con SiC como pieza central.

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