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InnoSwitch3 nun auch mit Siliziumkarbid verfügbar

1. Februar 2022, 23:02 Uhr | Ralf Higgelke
Power Integrations, InnoSwitch3-AQ, Silicon Carbide
© Power Integrations

Nachdem Power Integrations seine InnoSwitch3-Serie vor zwei Jahren mit Galliumnitrid-Transistoren (GaN) hochgerüstet hat, präsentiert das Unternehmen nun zwei Bausteine mit 1700-V-Transistoren aus Siliziumkarbid (SiC). Zielapplikation sind Stromversorgungen in Elektrofahrzeugen.

Um zwei nach der AEC-Q100 qualifizierte ICs mit einer Nennspannung von 1700 V hat Power Integrations seine Bausteinfamilie InnoSwitch3-AQ erweitert. Dabei handelt es sich nach Unternehmensangaben um die branchenweit ersten Automotive-qualifizierten Stromversorgungs-ICs, die auf der Primärseite einen SiC-MOSFET (Siliziumkarbid) enthalten. Diese SiC-Schalter werden zwar von einer Drittfirma gefertigt, aber exklusiv für Power Integrations und nach deren Spezifikationen.

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Power Integrations, InnoSwitch3-AQ, Silicon Carbide
Durch den integrierten SiC-MOSFET mit 1700 V Sperrspannung eignen sich die neuen Vertreter der AEC-Q100 qualifizierten Baureihe InnoSwitch3-AQ von Power Integrations für Batteriepannungen von 800 V.
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Mit einer Ausgangsleistung von bis zu 70 W sind die neuen Bausteine für den Einsatz in batteriebetriebenen und mit Brennstoffzellen ausgerüsteten Autos, Elektrobussen, Lastkraftwagen und einer breiten Palette von industriellen Stromversorgungsanwendungen mit einer Versorgungsspannung von 600 V und 800 V zugeschnitten. Damit erübrigt sich auch die bislang von Power Integrations angebotene StackFET-Schaltung, bei der noch ein externer Hochspannungs-MOSFET in Serie zu den bisherigen InnoSwitch3-AQ-Bausteinen mit einer Sperrspannung von 750 V oder 900 V zu schalten war.

Power Integrations, InnoSwitch3-AQ, Silicon Carbide
Durch den 1700-V-Schalter vereinfacht sich die Stromversorgung direkt aus der Hochspannungsbatterie. Alle Bauteile die rot gekennzeichnet sind, können nun entfallen.
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»800-Volt-Batterien entwickeln sich immer mehr zum Standard für Elektrofahrzeuge. Doch die zahlreichen Bordsysteme benötigen für ihren Betrieb und die Kommunikation nur ein paar wenige Volt«, erklärte Peter Vaughan, Director of Automotive Business Development bei Power Integrations. Er ergänzt: »Mit Hilfe der neuen Bausteine lässt sich die empfindlichen Bordelektronik sicher direkt aus der Hochspannungsbatterie versorgen. Am interessantesten ist die Möglichkeit, die Notstromversorgung des Traktionswechselrichters drastisch zu vereinfachen, weil der InnoSwitch3-AQ von 1000 V bin hinunter zu 30 V arbeiten kann. Dadurch erfüllt er die Anforderungen an die funktionale Sicherheit.«

Halbierung der Stückliste

Dank der hochintegrierten InnoSwitch-ICs lässt sich die Anzahl der Komponenten für eine Stromversorgung laut Hersteller um bis zu 50 Prozent reduzieren. Dies kann Platz auf der Leiterplatte sparen, die Zuverlässigkeit des Systems erhöhen und Herausforderungen bei der Bauteilbeschaffung verringern.

Erhältlich in einem InSOP-24D-Gehäuse, verwenden die neuen ICs eine Rückkopplung per FluxLink, die eine verstärkte Isolierung für bis zu 5000 V (Effektivwert) für die sekundärseitige Regelung bietet. Durch den Einsatz der FluxLink-Technologie lässt sich die Ausgangsspannung direkt erfassen, wodurch sich die Ausgangsspannung präziser regeln lässt und die Stromversorgung bei Starten oder bei einer Laständerung schnell einschwingen kann. Der Schaltkreis startet bei 30 V ohne externe Beschaltung.

Power Integrations, InnoSwitch3-AQ, Silicon Carbide
Die neuen Mitglieder erweitern die InnoSwitch3-AQ-Familie zu höheren Spannungen und höheren Leistungen.
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Dank Synchrongleichrichtung und einem Sperrwandler-Controller für den quasiresonanten, nichtlückenden Betrieb (Continuous Conduction Mode, CCM) erreicht der Wirkungsgrad einen Wert von mehr als 90 Prozent. Im Leerlauf benötigen diese neuen Bauteile weniger als 15 mW, was insbesondere dazu geeignet ist, die Selbstentladung in Batteriemanagementsystemen zu reduzieren.

Die 1700-V-Bauteile eignen sich auch für industriellen Anwendungen, wo eine solche integrierte Lösung diskrete Designs aus Controller und MOSFETs ersetzen kann. Dadurch lassen sich Platz, Zeit und Kosten sparen, gleichzeitig kann die Zuverlässigkeit in Anwendungen wie erneuerbaren Energien, industriellen Motorantrieben, Batteriespeichern und Messgeräten steigen.

Für Entwickler, die das neu IC evaluieren möchten, sind das Referenzdesign DER-913Q und das Hardware-Kit RDK-919Q erhältlich. Die Preise für die Bauteile liegen bei 5,64 US-Dollar für den Baustein INN3947CQ-TL und bei 9,02 US-Dollar für den Baustein INN3949CQ-TL.


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