Les pilotes de grille GaN accroissent les vitesses de commutation et réduisent les pertes

STMicroelectronics a présenté deux pilotes de grille demi-pont pour transistors GaN HEMT en mode enrichi, destinés aux applications de contrôle de mouvement et de conversion de puissance nécessitant des vitesses de commutation élevées, une efficacité thermique et de la compacité.

Commutation haute fréquence en électronique de puissance
Les dispositifs au nitrure de gallium (GaN) sont de plus en plus utilisés en électronique de puissance en raison de leur rapidité de commutation et de leurs pertes réduites par rapport aux solutions en silicium. Les nouveaux pilotes exploitent ces avantages en fournissant des signaux de commande de grille de 5 V avec un contrôle précis et une forte immunité aux transitoires.

Les deux variantes de pilotes de grille couvrent différentes classes de tension : l’une jusqu’à 220 V et l’autre jusqu’à 600 V, ce qui permet leur utilisation dans divers systèmes industriels, tels que les entraînements moteurs, les alimentations et les convertisseurs.

Un temps de propagation de 50 ns, étroitement apparié entre les canaux high-side et low-side, assure une commutation synchronisée. De plus, une immunité dV/dt de ±200 V/ns garantit un fonctionnement stable dans des environnements de commutation rapide, permettant des vitesses de rotation plus élevées et une meilleure efficacité du système.

Architecture intégrée réduisant la complexité de conception
Les pilotes intègrent plusieurs fonctions généralement réalisées avec des composants discrets, notamment des régulateurs LDO côté haut et bas, une diode bootstrap et des protections telles que le verrouillage en sous-tension (UVLO).

Un régulateur de démarrage rapide intégré stabilise l’alimentation du pilote, garantissant un comportement cohérent lors de la mise sous tension. Cela réduit le besoin de composants externes et optimise la nomenclature (BOM).

L’étage de sortie offre des chemins distincts de source et de puits de courant, avec des capacités allant jusqu’à 1,8 A (puits) et 0,8 A (source). Cela permet d’ajuster indépendamment les phases d’activation et de désactivation, d’optimiser dV/dt et dI/dt sans nécessiter de diodes externes, et de réduire les effets parasites comme l’inductance de boucle.

Protections intégrées et arrêt intelligent
Pour répondre aux exigences industrielles, les pilotes intègrent plusieurs mécanismes de protection. Un comparateur interne détecte les surintensités et désactive les deux dispositifs GaN.

Le mécanisme d’arrêt intelligent (Smart Shutdown) maintient les interrupteurs désactivés suffisamment longtemps pour permettre une récupération thermique. Une broche de défaut dédiée signale les conditions de surintensité, de surchauffe et de UVLO au système de contrôle.

Flexibilité d’intégration dans les systèmes industriels
Les dispositifs acceptent des entrées logiques tolérantes jusqu’à 20 V et disposent d’une broche d’arrêt dédiée pour réduire la consommation d’énergie en période d’inactivité, facilitant ainsi leur intégration dans des architectures existantes.

Les deux pilotes sont qualifiés pour fonctionner dans une plage de température de −40 °C à 125 °C et sont proposés dans un boîtier QFN compact de 4 mm × 5 mm, adapté aux conceptions à forte densité de puissance.

Par rapport aux pilotes traditionnels à base de silicium, les solutions optimisées pour le GaN offrent des vitesses de commutation plus élevées et des pertes réduites, permettant l’utilisation de composants passifs plus compacts et une meilleure efficacité globale dans les systèmes industriels modernes.

Publié avec l'assistance de l'IA par Sucithra Mani, rédactrice pour Induportals.

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