Pilote de grille pour commutateurs électroniques à transistor bipolaire à circuit

De nombreuses maisons ont des minuteries électroniques pour allumer ou éteindre automatiquement les lumières à la même heure chaque jour. Cependant, le contrôle précis d’appareils électriques plus gros nécessite une électronique plus sophistiquée. Des scientifiques de l’Institut des sciences industrielles de l’Université de Tokyo ont développé avec succès un pilote de grille programmable pour les commutateurs à transistors électroniques à semi-conducteurs et, à l’aide de tests empiriques, ont montré que leur dispositif présentait une perte de commutation réduite même en cas de variations du courant d’entrée et des fluctuations de température.

Les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) sont des éléments électroniques à semi-conducteurs qui peuvent être utilisés dans des commutateurs électroniques rapides d’appareils à haute puissance. Parce qu’ils peuvent contrôler des charges électriques jusqu’à des centaines de kilowatts, les IGBT conviennent au fonctionnement des alimentations, des moteurs de traction ou des appareils de chauffage par induction. De plus, grâce à leur capacité à s’allumer et à s’éteindre rapidement, les IGBT peuvent également être utilisés pour des systèmes de contrôle dans des applications industrielles. Cependant, ces commutateurs peuvent subir une perte de commutation en fonction des variations du courant d’entrée ou de la température. La création d’un dispositif avec chronométrage automatique permettrait d’améliorer la fiabilité de ces systèmes.

Aujourd’hui, l’équipe de chercheurs de l’Université de Tokyo a développé le premier circuit intégré (IC) de pilote de grille numérique actif avec une fonction de contrôle de synchronisation automatique entièrement intégrée qui permet à la fois l’intégration d’une seule puce et le contrôle en temps réel. “Notre circuit intégré comprend la première porte programmable 6 bits au monde avec des pilotes de porte actifs en boucle fermée”, a déclaré le premier auteur Dibo Zhang.

Une caractéristique importante du CI était l’inclusion de fonctions de contrôle automatique en temps réel sur une seule puce. Cela se fait en détectant le taux de variation du courant en fonction du temps en détectant la tension de l’inductance parasite, qui est un effet inévitable présent dans les appareils électroniques. L’équipe de recherche a testé les performances du nouvel appareil sur une large plage de températures. Leur intégration monopuce d’un mécanisme de synchronisation a permis de réduire les coûts tout en maintenant un contrôle précis. Le fait qu’il soit resté stable dans des conditions de fonctionnement fluctuantes a permis à un seul appareil programmable de remplacer une collection de différents produits optimisés pour différentes situations.

“Être en mesure de fournir un contrôle programmable en temps réel à faible coût devrait accélérer l’adoption de ce type d’appareil”, déclare Makoto Takamiya, auteur principal. Ce travail peut conduire à un contrôle plus flexible et plus fiable des courants électriques importants, et les conceptions futures peuvent être étendues pour inclure des fonctionnalités de programmation plus complexes.

L’article, ” Digital Gate Driver IC with Fully Integrated Automatic Timing Control Function in Stop-and-Go Gate Drive for IGBTs “, a été présenté à l’IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), du 19 au 23 mars.