Los modernos circuitos de potencia deben ofrecer más que simples velocidades de conmutación. Tres nuevas propuestas integran numerosas funciones en factores de forma más pequeñas que nunca.
Los diseñadores enfrentan una creciente presión para reemplazar relés electromecánicos voluminosos con alternativas de estado sólido que sean más robustas y estén llenas de características. Esta tendencia ha sido especialmente evidente con Infineon , STMicroelectronics y Power Integrations , que han lanzado recientemente nuevos interruptores de potencia al mercado.
Cada una de estas empresas ha desarrollado interruptores altamente eficientes que ofrecen retroalimentación de corriente precisa, protecciones configurables y operación robusta en áreas de empaquetado reducidas.
Infineon’s Power Profet
Los recién lanzados BTH50015-1LUA y BTH50030-1LUA , parte de la familia Power Profet , son interruptores inteligentes high-side optimizados para aplicaciones automotrices de alta corriente en redes de 24 V y 48 V. Estos dispositivos integran lógica, protección y circuitos de diagnóstico en un paquete de montaje superficial TO sin terminales de 8 pines.
El BTH50015-1LUA (hoja de datos disponible) soporta corrientes continuas de hasta 35 A con una resistencia RDS(on) típica de 1,5 mΩ a 25°C, mientras que el BTH50030-1LUA (hoja de datos disponible) maneja 25 A con una RDS(on) de 3 mΩ. Ambos dispositivos mantienen estabilidad térmica hasta 150°C y son resistentes a sobretensiones de hasta 70 V.
Su arquitectura incorpora mecanismos de diagnóstico y protección listos para ISO 26262, incluyendo medición precisa de corriente (±5% tras calibración), apagado por sobrecalentamiento, corte por sobre-corriente y detección de cortocircuitos con umbrales de 90 A para el BTH50015-1LUA y 55 A para el BTH50030-1LUA. Los tiempos de encendido y apagado son inferiores a 225 µs, lo que los hace compatibles con controles PWM de baja frecuencia.
Ambos dispositivos pueden reemplazar relés electromecánicos y fusibles, y están diseñados para soportar más de un millón de ciclos de conmutación. Las salidas de monitoreo integradas proporcionan retroalimentación analógica para la supervisión de corriente de carga, optimizando aún más el área de la PCB.
Interruptores Inteligentes de STMicroelectronics
STMicroelectronics anunció recientemente los interruptores inteligentes high-side cuádruples IPS4140HQ e IPS4140HQ-1 . Integrados en un paquete QFN48L de 8 mm × 6 mm, estos dispositivos funcionan entre 10,5 V y 36 V con límites de corriente por canal de 0,7 A (IPS4140HQ) y 1,0 A (IPS4140HQ-1), y cuentan con valores RDS(on) máximos de 80 mΩ a 25°C.
Construidos utilizando la tecnología VIPower de ST, los interruptores ofrecen diagnósticos y protecciones individuales por canal, como apagado por sobrecalentamiento, protección contra cortocircuitos y limitación de corriente de salida. Para mayor seguridad, cada canal incluye un pin STATUS de drenador abierto que señala condiciones de sobrecalentamiento. El diseño también es compatible con cargas resistivas, inductivas y capacitivas, con desmagnetización rápida mediante un clamp VCC integrado que limita transitorios de apagado a VCC -52 V.
Las características de conmutación incluyen un retardo típico de encendido de 16 µs y una frecuencia de conmutación de bombeo de carga de 1,45 MHz para mejorar la compatibilidad EMC. Los ICs admiten frecuencias de entrada de hasta 10 kHz y son compatibles con niveles lógicos de 3,3 V y 5 V. Otras funciones de seguridad incluyen protección contra pérdida de tierra y bloqueo por baja tensión con histéresis. Los dispositivos cumplen con IEC 61131-2 y IEC 61000-4-2/4/5, y tienen una clasificación ESD de ±25 kV.
TinySwitch-5 de Power Integrations
La nueva familia TinySwitch-5 de Power Integrations integra un MOSFET de silicio de alta tensión de 725 V con un controlador optimizado para convertidores flyback en fuentes de alimentación conmutadas fuera de línea. Estos dispositivos (hoja de datos disponible) admiten tanto el modo de conducción discontinua (DCM) como el continuo (CCM), modulando la salida mediante control de frecuencia y corriente variable basado en retroalimentación analógica. Operando a hasta 150 kHz para un diseño de transformador más pequeño, el dispositivo cuenta con varias características inteligentes para seguridad y rendimiento.
Por ejemplo, el controlador incorpora un regulador de 5 V en el pin de derivación, junto con detección de baja y alta tensión, monitoreo de línea de entrada y un límite de corriente programable. Entre las características internas se incluyen un oscilador con dispersión de frecuencia para reducir EMI, circuitos de arranque suave para minimizar el estrés durante el encendido y detección primaria de corriente sin pérdidas para optimizar la eficiencia.
El dispositivo alcanza hasta un 92% de eficiencia y admite hasta 175 W de potencia de salida en una huella compacta. A 230 VCA, el consumo de energía en vacío cae por debajo de 30 mW. La frecuencia de conmutación ajustable y los sistemas internos de apagado por baja o alta tensión mejoran aún más su flexibilidad de diseño y robustez.
Densidad de Potencia y Sistema Inteligente
A medida que la electrificación avanza en diversas industrias, la capacidad de implementar etapas de potencia compactas y compatibles con software será más valiosa que la simple velocidad de conmutación. Cada uno de los productos recién anunciados ya está disponible en cantidad a través de canales de distribución estándar.