Le blog de l'entreprise Recycler les conducteurs de la porte Rohm: conducteurs de la porte isolés/IGBT/MOSFET/haute/basse

Recycler les pilotes de grille Rohm : pilotes de grille isolés/IGBT/MOSFET/côté haut/côté bas

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.est spécialisé dans le secteur du recyclage de composants électroniques depuis près de 30 ans. En tant que stockiste et recycleur de composants électroniques de renommée mondiale, nous nous engageons depuis longtemps dans le recyclage de diverses puces électroniques, en proposant des achats au comptant de grande valeur, des évaluations sur site et des services de règlement immédiat pour aider les entreprises à écouler rapidement leurs stocks, à récupérer leur capital et à réduire leurs coûts d'entreposage.

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I. Présentation du produit

En tirant parti du processus de circuit intégré haute tension SOI de ROHM et de la technologie d'isolation de microtransformateur sur puce, nous avons établi une gamme complète de produits couvrant les côtés haut et bas non isolés, ainsi que des lignes de produits de pilotes de grille isolés à un et deux canaux isolés, entièrement compatibles avec les dispositifs de puissance tels que les MOSFET au silicium, les IGBT, les MOSFET SiC de troisième génération et les HEMT GaN. Ces produits couvrent une large gamme d'applications de conversion de puissance haute et basse tension, notamment la conversion de fréquence industrielle, le stockage d'énergie photovoltaïque, les systèmes d'entraînement électrique automobile, les alimentations pour serveurs, les systèmes UPS et la conversion de puissance pour robots humanoïdes.

Les gammes de produits sont classées en deux groupes principaux en fonction de l'architecture :

Circuits d'attaque de grille côté haut et bas côté non isolés (série BM60/BS/BD HVIC) : architecture à masse flottante Bootstrap, tension de tenue à terre flottante haute tension de 600 V à 1 200 V, dédiée aux configurations en demi-pont et en pont triphasé, offrant un faible coût et une intégration élevée ;

Pilotes de grille isolés (série isolée BM61/BM6GD) : dotés d'une isolation électrique basée sur un transformateur sur puce, avec des tensions de tenue d'isolation de 2 500 Vrms/3 750 Vrms ; séparation complète des circuits haute et basse tension ; adapté aux normes de sécurité haute tension, à la sécurité fonctionnelle automobile et aux applications de variateur IGBT/SiC haute puissance ;

Les deux catégories de produits prennent en charge une conduite indépendante côté haut et côté bas, avec des options de solutions intégrées monocanal, double canal et triphasée. Ils intègrent plusieurs fonctionnalités de protection, notamment UVLO (Undervoltage Lockout), le serrage Miller actif, la protection contre les surtensions et la détection des courts-circuits, tout en équilibrant l'efficacité de commutation, la suppression des interférences électromagnétiques et la fiabilité opérationnelle à long terme.

II. Analyse de l'architecture technique de base et de la classification

(1) Pilotes de grille non isolés côté haut/côté bas (série HVIC Bootstrap, pour piloter des IGBT/MOSFET)

1. Principe de fonctionnement de base

Utilisant le processus SOI (Silicon-on-Insulator) éprouvé de ROHM, le canal côté haut est alimenté par une alimentation flottante via une diode bootstrap et un condensateur bootstrap, éliminant ainsi le besoin d'une alimentation isolée ; Un circuit de changement de niveau haute tension intégré permet la transmission de signaux logiques 3,3 V/5 V du côté commande au côté haute tension 1 200 V. Une seule puce produit simultanément des signaux de commande côté haut et côté bas, prenant en charge les topologies d'onduleur en demi-pont, pont complet et triphasé, et pilotant directement les MOSFET à canal N et les dispositifs d'alimentation IGBT.

2. Modèles représentatifs et paramètres clés

BM60212FV-C (pilote côté haut et côté bas double canal 1 200 V de qualité automobile)

Tension de tenue à la terre flottante : 1 200 V ; Certification automobile AEC-Q100 Grade 1 ; prend en charge l'analyse de la sécurité fonctionnelle ;

Plage de tension d'alimentation : 10–24 V ; serrage Miller actif intégré et protection contre les sous-tensions UVLO ;

Délai de montée/descente typique : 55 ns ; compatible avec les entrées logiques MCU 3,3 V/5 V ;

Applications : chargeurs embarqués (OBC), onduleurs embarqués et circuits demi-pont industriels IGBT 1 200 V.

BS2114F (pilote côté haut et côté bas 600 V à usage général)

Tension de tenue à la terre flottante : 625 V ; courant de sortie du variateur : ±500 mA ;

Temps mort fixe intégré de 160 ns, alimentation UVLO, boîtier SOP8 compact ;

Applications : onduleurs domestiques, micro-onduleurs photovoltaïques à petite échelle, convertisseurs DC-DC de stockage d'énergie 48 V.

BD2310G (pilote dédié low-side monocanal)

Architecture Low-Side pure, courant dissipateur/source 4 A, boîtier SSOP5 ultra-compact ;

Entrée logique 2,0-5,5 V, VCC 4,5-18 V, commutation rapide 15 ns ;

Convient pour : redressement synchrone basse tension, commutateurs auxiliaires MOSFET/IGBT côté bas et pilotes de commutateur d'alimentation auxiliaire pour robots humanoïdes.

BD67871MWV-Z (pilote triphasé intégré côté haut et côté bas, pilote de grille actif TriC3™)

Trois circuits demi-pont intégrés (6 pilotes côté haut et côté bas), large plage de tension de 4,5 à 60 V ;

Régulation dynamique du courant de grille TriC3™ exclusive à ROHM, réduisant simultanément les pertes de commutation et la sonnerie EMI ;

Protection complète intégrée comprenant les temps morts, les surintensités, les sous-tensions et l'arrêt thermique ;

Convient pour : moteurs BLDC industriels, outils électriques et servomoteurs à joint de robot humanoïde.

3. Avantages du produit

Isolation haute tension via le processus SOI ; l'isolation interne des puces élimine le besoin d'optocoupleurs externes ou de transformateurs d'isolement, réduisant ainsi les coûts de nomenclature ;

L'intégration sur une seule puce de doubles canaux côté haut et côté bas simplifie les circuits périphériques en demi-pont et réduit l'inductance parasite dans le routage des PCB ;

Le serrage actif de Miller supprime la conduction erronée du courant de Miller lors de la désactivation de l'IGBT/MOSFET, empêchant ainsi la conduction directe entre les commutateurs supérieur et inférieur et la défaillance ultérieure du dispositif ;

Disponible en qualité automobile et industrielle, avec une large plage de températures de fonctionnement de –40°C à 125°C, adaptée aux conditions de fonctionnement exigeantes.

(II) Pilote de grille isolé (isolation du transformateur sur puce, compatible avec IGBT/MOSFET/SiC/GaN)

1. Principe de fonctionnement de base

Grâce au processus d'intégration de micro-transformateur sur puce exclusif de ROHM, le transformateur d'isolement, la modulation et la démodulation du signal ainsi que les circuits de commande haute/basse tension sont intégrés sur une seule puce, obtenant ainsi une isolation électrique complète entre le côté commande (MCU basse tension) et le côté alimentation (IGBT/SiC haute tension). La tension de tenue d'isolement peut atteindre 3 750 Vrms, répondant à la norme d'isolation UL1577 ; La double protection UVLO indépendante des côtés d'entrée et de sortie garantit qu'il n'y a pas d'interférence de masse commune entre les circuits haute et basse tension, empêchant ainsi la diaphonie haute tension d'endommager le contrôleur principal, ce qui le rend adapté aux équipements haute puissance et haut niveau de sécurité.

2. Répartition des principales gammes de produits

(1) Série BM61S (pilotes isolés universels pour SiC/IGBT, qualité automobile 3 750 Vrms)

Modèles représentatifs : BM61S40RFV-C (monocanal), BM61S41RFV-C (double canal, côté haut et côté bas)

Tension de tenue d'isolement de 3 750 Vrms ; Qualité automobile AEC-Q100 Grade 1 ; prend en charge la sécurité fonctionnelle ;

Courant de sortie de ± 4 A ; tension d'alimentation côté secondaire de 16 à 24 V ; parfaitement adapté à la tension de commande de 18 V des MOSFET SiC de troisième génération ;

Fixation Miller active intégrée, entrée/sortie double canal UVLO et protection contre les surtensions (OVP) ;

Délai de propagation E/S maximum de 65 ns, largeur d'impulsion d'entrée minimale de 60 ns, prenant en charge la commutation haute fréquence ;

Les modèles à double canal peuvent piloter directement les dispositifs d'alimentation côté haut et côté bas d'un demi-pont, éliminant ainsi le besoin de deux pilotes isolés monocanal ;

Applications : onduleurs principaux automobiles, convertisseurs de stockage d'énergie commerciaux et industriels à grande échelle, onduleurs photovoltaïques 1 500 V et modules d'alimentation SiC industriels 1 200 V.

(2) Série BM6GD (pilotes isolés dédiés GaN à large bande interdite)

Modèle représentatif : BM6GD11BFJ-LB

Tension de tenue d'isolement de 2 500 Vrms, optimisée spécifiquement pour les HEMT GaN haute tension ;

Des broches de charge/décharge de grille séparées permettent un réglage indépendant des pentes des fronts montants et descendants pour supprimer les sonneries haute fréquence dans le GaN ;

Prend en charge la commutation ultra-haute fréquence jusqu'à 2 MHz, capitalisant sur les avantages de miniaturisation haute fréquence des dispositifs GaN ;

UVLO à double entrée/sortie avec réponse d'impulsion étroite, adapté aux alimentations de serveur haute densité, aux modules haute puissance à charge rapide et aux unités de conversion de puissance haute tension pour robots humanoïdes.

3. Principaux avantages des produits isolés

Indice de sécurité maximal : isolation élevée de 3 750 Vrms, conforme aux normes d'isolation photovoltaïque, de stockage d'énergie et d'isolation haute tension automobile, réduisant la complexité de la conception de sécurité ;

Intégration de pointe : les transformateurs sur puce remplacent les optocoupleurs externes et les alimentations isolées, simplifiant considérablement la disposition des circuits imprimés et réduisant la taille globale de l'unité ;

Optimisé pour les dispositifs à large bande interdite : les plages de tension de commande côté secondaire couvrent les exigences de commande pour SiC 18 V, IGBT 15 V, Si MOS 12 V et GaN 6 - 10 V ;

Forte immunité aux interférences : l'isolation du transformateur élimine les problèmes de dérive de température et d'atténuation induite par le vieillissement associés aux optocoupleurs, offrant une stabilité supérieure dans des conditions de fonctionnement à haute température et haute fréquence par rapport aux variateurs basés sur optocoupleurs ;

Protection complète dans tous les scénarios : serrage Miller intégré, détection DESAT de sous-tension, de surtension et de court-circuit à double canal et sortie de signal de défaut.

III. Fonctions générales de base (standard sur toute la gamme de pilotes high-side, low-side et isolés)

1. Serrage actif Miller (pince active Miller)

Les IGBT et les MOSFET SiC génèrent des courants de Miller au moment de la mise hors tension, ce qui peut facilement provoquer une conduction erronée du dispositif d'alimentation du côté opposé, entraînant un court-circuit traversant. Toute la gamme de pilotes de grille ROHM intègre une broche de serrage Miller dédiée ; cela abaisse de force le potentiel de grille pendant la mise hors tension, éliminant complètement les faux déclenchements induits par Miller, améliorant considérablement la fiabilité des configurations en demi-pont et en pont triphasé et réduisant le risque de défaillance du dispositif.

2. Double protection contre les sous-tensions UVLO

Série non isolée : Détection indépendante de sous-tension pour les alimentations de variateur côté haut et côté bas ; la sortie est verrouillée lorsque la tension est insuffisante, empêchant les dispositifs électriques de surchauffer et de griller dans la région linéaire ;

Série isolée : Double UVLO pour le côté contrôle (côté primaire) et le côté puissance (côté secondaire) ; le pilote est immédiatement éteint si la tension d'un côté ou de l'autre devient anormale, tout en émettant simultanément un indicateur de défaut au MCU.

3. Compatibilité étendue des niveaux logiques

Toutes les entrées du pilote prennent en charge la logique MCU standard 3,3 V/5 V ; certains modèles basse tension sont compatibles avec les entrées bas niveau 2 V, permettant une interface directe avec la gamme complète de microcontrôleurs Renesas, STM et TI sans avoir besoin de puces de changement de niveau supplémentaires.

4. Large plage de températures pour les qualités industrielles et automobiles

Qualité industrielle : –40°C à 105°C ; Qualité automobile AEC-Q100 Grade 1 : –40 °C à 125 °C, adaptée aux applications nécessitant un fonctionnement continu à long terme telles que les systèmes photovoltaïques extérieurs, les entraînements électriques automobiles, les servosystèmes industriels et les robots humanoïdes.

5. Temps mort réglable et protection contre les courts-circuits

Les modèles triphasés et double canal intègrent des circuits à temps mort intégrés, certains modèles prenant en charge la personnalisation du temps mort via des résistances externes ; Les pilotes isolés côté haut intègrent une détection de court-circuit DESAT, permettant un arrêt en douceur pendant des conditions de surintensité IGBT afin de supprimer les pics de tension et de protéger les dispositifs d'alimentation.

IV. Scénarios d'application industriels typiques

Applications de véhicules à énergie nouvelle

Le pilote double canal isolé BM61S41RFV-C, combiné aux pilotes côté haut et côté bas de qualité automobile BM60212, est utilisé dans les onduleurs d'entraînement principal des véhicules, les chargeurs embarqués (OBC) et les convertisseurs élévateurs DC-DC, répondant aux exigences de sécurité fonctionnelle automobile et d'isolation haute tension.

Photovoltaïque et stockage d'énergie

La série BM61S isolée 3 750 Vrms pilote des onduleurs string 1 500 V et des convertisseurs PCS bidirectionnels pour les systèmes de stockage d'énergie ; l'architecture isolée élimine les interférences causées par une terre commune entre les circuits haute et basse tension, améliorant ainsi la stabilité opérationnelle à long terme des centrales électriques.

Entraînements de servomoteurs et de moteurs industriels

Le pilote triphasé intégré haut et bas côté BD67871, associé au BS2114F, pilote des moteurs BLDC industriels 24-48 V, des servomoteurs et des outils électriques ; La technologie TriC3 équilibre un rendement élevé avec de faibles EMI.

Alimentations à découpage haute densité

Le pilote isolé GaN BM6GD11 est utilisé dans les alimentations de serveur haute fréquence 2 MHz et les chargeurs rapides industriels haute puissance, réduisant ainsi la taille des composants magnétiques du système ; Le driver low-side BD2310 est utilisé dans les circuits de redressement synchrone.

Systèmes d'alimentation pour robots humanoïdes

Conversion de bus haute tension : le pilote isolé BM61S contrôle les dispositifs d'alimentation SiC pour obtenir une conversion élévatrice/abaisseur DC-DC haute tension à partir de la batterie ;

Servomoteurs communs : le pilote triphasé côté haut et côté bas BD67871 contrôle les moteurs sans balais dans les joints ;

Alimentation auxiliaire basse tension : le pilote MOSFET low-side BD2310 contrôle les dispositifs de commutation auxiliaires, rationalisant ainsi la nomenclature globale et réduisant les exigences de gestion thermique.

UPS, machines à souder et onduleurs industriels

Le driver côté haut et bas côté BM60212 1 200 V, associé à la série isolée BM61S, convient aux topologies d'onduleurs IGBT haute puissance, avec de multiples mesures de protection garantissant un fonctionnement intensif et continu de l'équipement.