Le marché des véhicules électriques prospère et l’expansion des stations de recharge contribue à réduire les émissions dans l’atmosphère, ce qui favorise l’adoption des véhicules électriques par rapport aux véhicules traditionnels. Grâce aux progrès constants des systèmes de recharge des VE, qui tiennent compte de facteurs tels que la puissance, la taille et le prix, les craintes de manque d’autonomie de la part des propriétaires de VE s’estompent peu à peu.
Niveau de puissance et densité de puissance plus élevés
Grâce aux progrès réalisés en matière de niveaux de puissance et de densité, les chargeurs CC assurent des temps de charge toujours plus courts tout en étant plus efficaces, grâce à une hausse des niveaux de tension. Les technologies SiC jouent un rôle crucial dans ces tendances, tandis que les modules intégrés de puissance (PIM) offrent des avantages tels que la compacité, une gestion thermique supérieure, la fiabilité et la facilité de fabrication. Les fréquences de commutation plus élevées du WBG permettent d’obtenir des systèmes plus compacts et plus légers.
Aperçu des topologies pour les étages PFC et DC-DC triphasés
Sur le marché, diverses topologies sont utilisées pour les étages PFC et CC-CC triphasés. Les topologies PFC courantes comprennent la configuration unidirectionnelle à trois interrupteurs de Vienne, NPC, A-NPC, T-NPC et la configuration bidirectionnelle à six commutateurs. Pour les étages CC-CC, les architectures à pont complet, LLC à déphasage et double pont actif (DAB) sont couramment utilisées. Ces architectures impliquent des systèmes à deux ou trois niveaux, nécessitant des commutateurs et des diodes de puissance avec des tensions nominales de 600 V-650 V ou 900-1200 V. Les modules de puissance à base de SiC sont de plus en plus privilégiés, tandis que les solutions IGBT ou hybrides servent d’alternatives.
Modules intégrés de puissance (PIM) SiC optimisés pour la recharge rapide des véhicules électriques en courant continu
Une nouvelle famille de MIP est commercialisée pour la recharge rapide des véhicules électriques à courant continu avec des tensions nominales de claquage de 1 200 V et 900 V en SiC. Topologies en demi-pont et en pont complet en boîtiers F1 et F2 présentant un RDSon particulièrement bas (6 mΩ - 40 mΩ), des performances thermiques supérieures et une excellente fiabilité grâce à la structure de terminaison SiC brevetée développée par onsemi. En outre, d’autres configurations sont possibles pour répondre aux besoins spécifiques des projets.
Communications sans fil et câblé
Les options de connectivité transparente pour la synchronisation de la charge entre le chargeur et le véhicule sont déterminées par des protocoles établis. CHAdeMO utilise CAN, tandis que CCS utilise PLC comme bus, en particulier le HomePlug Green PHY avec des contrôleurs dédiés. D’autres méthodes de communication au sein de l’étage de puissance, telles que CAN, PLC, RS485, sont laissées à la discrétion de l’équipementier, tandis que les options de connectivité externe comprennent BLE, Wifi4/6, LTE et RF, à l’exception du HomePlug Green PHY.
Intégration des systèmes de stockage d’énergie (ESS) et énergie solaire
L’intégration de systèmes de stockage d’énergie (ESS) et l’utilisation de l’énergie solaire améliorent les stations de charge rapide et ultrarapide. Ces stations peuvent intégrer des systèmes de stockage pour exploiter l’énergie pendant les heures creuses ou à partir de sources solaires, ce qui permet d’optimiser le temps de fonctionnement de la station de recharge. Dans de tels scénarios, les convertisseurs DC-DC peuvent se connecter à un bus haute tension pour charger efficacement les véhicules électriques.
Industrie : Infrastructure énergétique - Chargeur DV EV
Applications :
- Boîtier mural DC (20 kW-30 kW)
- Chargeurs rapides à courant continu (50 kW - 150 kW)
- Chargeurs DC ultrarapides (150 kW - plus de 400 kW)
Le NCP12711 est un contrôleur PWM à fréquence fixe, en mode courant de crête, contenant toutes les caractéristiques nécessaires à la mise en œuvre de topologies de convertisseurs de puissance à extrémité unique. Le dispositif fonctionne de 4 V à 45 V sans bobinage auxiliaire et dans les limites de ses capacités thermiques. Le contrôleur contient un oscillateur programmable capable de fonctionner de 100 kHz à 1 MHz et intègre une compensation de pente pour éviter les oscillations subharmoniques. Le contrôleur comprend un démarrage progressif programmable, une protection UVLO de la tension d’entrée et un circuit de protection contre la surpuissance (OPP) qui limite la capacité de puissance totale du circuit à mesure que la tension d’entrée augmente.
Caractéristiques
- Large plage d’entrée de 4 à 45 V
- 100 kHz à 1 MHz
- 1 A Source / Pilote de porte Sink
- Interface de défaut OVP de sortie
Avantages
- Limites de la capacité de puissance totale
- Fournit une protection thermique
- Améliore la signature EMI
- Pas besoin d’enroulement auxiliaire
- Pour les convertisseurs PSR et les convertisseurs DC/DC non isolés
Applications principales et marché
- Convertisseurs Flyback et Forward monoblocs pour véhicules électriques
- Contrôleur DC/DC de 4 à 45 V pour l’alimentation auxiliaire
Le NCV7755 est un pilote intégré de qualité automobile avec huit commutateurs côté haut. Le dispositif offre une capacité d’entraînement jusqu’à 700 mA par canal et est protégé contre les conditions de surcharge et de surchauffe. Le contrôle de la sortie et les rapports de diagnostic se font via SPI. De plus, les broches INx peuvent être mappées à n’importe quelle sortie pour un entraînement direct.
Caractéristiques
- Canal octal contrôlé par SPI ou par les broches de commande
- Mode « Limp Home » avec rappel automatique sur deux sorties
- Deux générateurs PWM internes indépendants pour l’entraînement des LED
- Suivi de l’alimentation
- Protections
- Surintensité
- Charge ouverte
- Polarité inversée
- Perte de masse
Avantages
- Diagnostics via l’API
- Permet un fonctionnement jusqu’à Vs = 3 V dans des conditions de démarrage
- Mode d’appel de courant de l’ampoule
- Mise en parallèle de deux sorties possible
- Mode veille pour une faible consommation d’énergie
Applications principales et marché
- Unité de contrôle de la carrosserie automobile
- Entraînement des relais
- Entraînement des ampoules
- Entraînement des LED
Le NCV84120 est un pilote de haut niveau monocanal entièrement protégé qui peut être utilisé pour commuter une grande variété de charges, telles que des ampoules, des solénoïdes et d’autres actionneurs. Le dispositif intègre des fonctions de protection avancées telles que la gestion active du courant d’appel, l’arrêt en cas de surchauffe avec redémarrage automatique et un limiteur actif en cas de surtension. Une broche de détection de courant dédiée fournit une surveillance analogique précise du courant de sortie ainsi qu’une indication de défaut de court-circuit à VD, de court-circuit à la terre et de détection de charge ouverte à l’état DÉSACTIVÉ. Une broche d’activation de la détection de courant active permet d’activer toutes les fonctions de diagnostic et de détection de courant.
Caractéristiques
- 41 V, Rdson 120 mΩ, Io typ 18 A
- Courant de repos faible
- Gestion du courant d’appel
- Arrêt thermique avec redémarrage automatique
- Pinces intégrées pour la protection contre les surtensions et la commutation des charges inductives
- Protection de surintensité
- Détection de courant analogique
- Fonctions de diagnostic
Avantages
- Fiabilité accrue et prévention des dommages
- Court-circuit à VD, court-circuit à GND, état OFF charge ouverte
- Limite le courant dans des conditions de court-circuit
- Surveillance précise du courant
Applications principales et marché
- Pilotes de moteur
- Pilotes de relais et remplacements de relais
- Éclairage des solénoïdes et des vannes
- Module de contrôle de la carrosserie
- Boîtiers de raccordement intelligents
- Module de contrôle de la porte
Le dispositif NCP731 est basé sur une combinaison unique de caractéristiques : très faible bruit, faible courant de repos, réponse rapide aux transitoires et plages de tension d’entrée et de sortie élevées. Le régulateur LDO NCP731 est conçu pour une tension d’entrée allant jusqu’à 38 V et un courant de sortie de 150 mA. Le très faible bruit (8 µVRMS) fait de ce dispositif une solution idéale pour les applications où des rails de tension propres sont critiques pour la performance du système (amplificateurs opérationnels de puissance, convertisseurs analogiques-numériques / numériques-analogiques et autres circuits analogiques de précision). Le dispositif (version B) met en œuvre un circuit de bonne alimentation (PG) qui indique que la tension de sortie est régulée. Ce signal peut être utilisé pour le séquençage de l’alimentation ou comme réinitialisation du microcontrôleur. Des protections internes contre les courts-circuits et les surchauffes protègent l’appareil contre les conditions de surcharge.
Caractéristiques
- Plage de courant d’entrée en fonctionnement : 2,7 V à 38 V
- Plage de réglage de la tension de sortie : Entre 1,2 et 35 V
- Très faible niveau sonore : 8 µVRMS (10 Hz to 100 kHz)
- Courant de repos faible : 48 µA typ
- Faible chute : 230 mV typ. à 150 mA
- Précision de la tension de sortie ±0,6 %
- Sortie « Bonne puissance » avec délai programmable (version B)
- Stable avec de petits condensateurs céramiques de 1 µF
- Broche d’entrée de démarrage progressif
Applications
- Rails d’alimentation pour amplificateurs optoélectroniques, ADC, DAC
- Rails d’alimentation pour les circuits analogiques de précision
- Rails d’alimentation pour les circuits audio
- Régulation du convertisseur DC-DC
- Filtrage des ondulations
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Le NCIV9311 est un isolateur numérique à trois canaux, bidirectionnel et à grande vitesse, isolé galvaniquement, avec activation de la sortie. Ce dispositif prend en charge les communications isolées entre les systèmes sans conduire de boucles de terre ou de tensions dangereuses. Il utilise une technologie d’isolation galvanique par condensateur céramique hors puce et une conception optimisée du circuit intégré pour obtenir une isolation et une immunité au bruit élevées, une réjection de mode commun élevée et des spécifications de réjection de l’alimentation. Le substrat céramique épais permet d’obtenir des condensateurs dont l’épaisseur diélectrique est environ 25 fois supérieure à celle des autres technologies. Le résultat est une combinaison des avantages de performance électrique que les isolateurs numériques offrent avec la fiabilité de sécurité d’une barrière d’isolation de >0,5 mm d’épaisseur, ce qui est similaire à ce qui a été historiquement offert par les optoisolateurs.
Caractéristiques
- Condensateur céramique d’isolation (>400 µm d’épaisseur)
- Débit de données : jusqu’à 15 Mb/s
- Multicanal bidirectionnel
- Délai de propagation 16 ns typ à 5 V Distorsion d’impulsion 3 ns typ
- Duplex intégral
- Tension d’isolation : >5 kV(rms), 1 minute
- Indice de suivi comparatif (CTI) > 600
- Certification AEC-Q101
- Ensemble SO-16 à carrosserie large
Avantages
- CMTI > 100 kV/µs (150 kV/µs typique)
- Lignes d’air et lignes de fuite de moins de 8 mm
- Conforme à la norme EN60950 >0,4 mm DTI requise
- Double statut de protection pour UL1577 Meilleure fiabilité à long terme (plus de 500 h sur 5,5 kVACrms)
- Mbps et 25 Mbps
Applications principales et marché
- Automobile/Industriel
- Commande PWM (commande isolée pour pilote de porte non isolé)
- Communications numériques
- Isolation du chargeur embarqué (Comm/Diagnostics)
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PIM
MOSFET SiC
Diode SiC
IGBT
Pilote de porte