Los módulos de potencia son componentes esenciales en diversas aplicaciones, como estaciones de carga de vehículos eléctricos, sistemas de energía limpia, variadores de velocidad y fuentes de alimentación de equipos informáticos. El diseño y desarrollo de estos módulos de potencia son todo un reto, sobre todo para los jefes de proyecto que buscan optimizar el suministro de energía minimizando el coste, el tiempo de diseño y los resultados inesperados. Uno de los retos más importantes del diseño de módulos de alimentación es el uso de controladores de puerta para controlar los interruptores semiconductores de potencia. Este artículo analiza los retos de diseño actuales en el desarrollo de módulos de potencia y las soluciones innovadoras para minimizarlos.
Las opciones de controladores de puerta son amplias, y los retos de diseño van mucho más allá de la selección del controlador, sobre todo en lo que respecta a las fuentes de alimentación de polarización de los interruptores. Los interruptores necesitan una fuente de alimentación de polarización para suministrar la potencia de puerta, lo que a menudo exige el uso de varias fuentes de alimentación aisladas de la tierra controlada. El diseño de estas fuentes de alimentación requiere un valioso tiempo de ingeniería, y añadir componentes al diseño aumenta el coste, el tamaño y la complejidad del módulo de alimentación, tanto en el diseño como en la lista de materiales. Además, la complejidad añadida aumenta el riesgo de resultados inesperados durante la validación del diseño y en la aplicación.
Los controladores de puerta convencionales también suelen utilizar un circuito de arranque para crear la tensión de flotación necesaria para controlar los interruptores del lado alto. Elegir la combinación óptima de componentes para este circuito puede resultar complicado. Un proceso de diseño más sencillo sería utilizar un controlador de puerta que también suministrara la potencia necesaria para controlar los interruptores y un único condensador para crear la tensión flotante para los interruptores del lado alto.
Afortunadamente, ha surgido una solución que elimina la necesidad de fuentes de alimentación externas y simplifica el proceso de diseño al tiempo que reduce el coste y la complejidad. Allegro MicroSystems ha desarrollado la tecnología Power-Thru, que incluye un único y novedoso dispositivo de acoplamiento magnético dentro del circuito integrado que transfiere la señal lógica de activación/desactivación de la puerta con la potencia necesaria para accionar la puerta del interruptor, eliminando la necesidad de alimentación auxiliar externa. El completo aislamiento eléctrico que proporciona su acoplamiento magnético hace que los controladores de puerta Power-Thru sean ideales para su uso en aplicaciones de lado alto, lado bajo y aisladas por igual.
La tecnología Power-Thru de Allegro utiliza el acoplamiento magnético para suministrar potencia de conmutación con lógica, eliminando la necesidad de fuentes de alimentación auxiliares externas y consiguiendo un menor tamaño del sistema, menos componentes y un coste reducido. Los controladores de puerta Power-Thru eliminan la necesidad de fuentes de alimentación auxiliares, lo que puede reducir los costes de la lista de materiales, el tamaño del sistema y la complejidad de construcción, recuperar el tiempo de diseño de ingeniería, mejorar la probabilidad de éxito temprano en las pruebas y la validación, y aumentar la fiabilidad en la aplicación.
Su diseño y construcción exclusivos hacen que los controladores de puerta Allegro Power-Thru sean fáciles de usar: La necesidad de especificar un único condensador puede reducir aún más el tiempo de diseño y mejorar la probabilidad de éxito temprano del diseño. En comparación con las soluciones convencionales, los controladores de puerta Allegro Power-Thru pueden ofrecer importantes ahorros de costes, simplificación del diseño y mejoras de fiabilidad y rendimiento en todos los aspectos de la construcción de módulos de potencia.
En resumen, el desarrollo de módulos de potencia es una tarea compleja y desafiante que requiere una cuidadosa atención al coste, el tiempo de diseño y los resultados inesperados. El uso de controladores de puerta para controlar los interruptores semiconductores de potencia es uno de los retos más importantes en el diseño de módulos de potencia. Sin embargo, soluciones innovadoras como la tecnología Power-Thru de Allegro MicroSystems pueden eliminar la necesidad de fuentes de alimentación externas y simplificar el proceso de diseño, al tiempo que reducen el coste y la complejidad, mejoran la fiabilidad y aumentan el rendimiento.
