Les isolateurs statiques promettent des avantages par rapport aux relais optiques

Lors de la sélection de composants pour des applications électroniques, il est tentant de se fier à ce qui a fait ses preuves. La connaissance des options existantes, les coûts inférieurs des technologies plus anciennes ou la réticence à relever de nouveaux défis d'intégration peuvent avoir un effet dissuasif quant à l'adoption de nouvelles options. Toutefois, lorsque les concepteurs de produits envisagent d'opter pour la dernière technologie d'isolateurs statiques (SSI) plutôt que pour d'autres solutions, ils doivent également prendre en compte l'équation « payer maintenant ou payer plus tard » (autrement dit, investir plus d'argent ou d'efforts dès le départ ou faire face à des coûts ou des problèmes plus importants à l'avenir).

Au début de l'année 2024, Infineon Technologies a présenté une nouvelle gamme d'isolateurs statiques (SSI) (Figure 1) qui utilisent la technologie de transformateurs sans noyau pour prendre en charge un transfert d'énergie 20 fois supérieur, une commutation de circuit plus fiable et des fonctionnalités de protection qui ne sont pas disponibles avec les relais statiques (SSR) optiques. Ils promettent également une puissance d'allumage réduite de 40 % et d'autres avantages par rapport aux relais électromagnétiques (EMR).

Figure 1 : Le modèle iSS120R02H d'Infineon, l'un des isolateurs statiques de la société, est basé sur la technologie de transformateur sans noyau et est utilisé dans les relais statiques. (Source de l'image : Infineon Technology)

Grâce à ces isolateurs statiques, les développeurs peuvent créer des relais statiques robustes et personnalisés capables de contrôler des charges de plus de 1000 V et 100 A. Les isolateurs permettent le transfert d'énergie au-delà de la barrière galvanique pour commander de grands MOSFET et des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) sans avoir besoin d'une alimentation de polarisation isolée pour commander la grille.

Les avantages à long terme et la fiabilité des relais statiques peuvent compenser les économies réalisées en utilisant des photocoupleurs ou des relais électromagnétiques. Si l'intégration de ces dispositifs dans les applications peut impliquer une courbe d'apprentissage initiale, c'est généralement le cas pour n'importe quelle avancée technologique.

Une conception plus simple de l'alimentation et une fiabilité à long terme sont des facteurs essentiels de la satisfaction client, et les ingénieurs doivent donc trouver le bon équilibre entre les considérations relatives à la nomenclature et les coûts à long terme. Les performances supérieures et les fonctionnalités de protection contre le courant et les températures extrêmes des relais statiques d'Infineon offrent une fiabilité accrue et peuvent réduire le coût global de possession.

Dépourvus des composants mobiles caractéristiques des relais électromagnétiques et offrant des vitesses de commutation plus rapides et une dissipation de puissance plus faible que les relais statiques optiques, les isolateurs statiques d'Infineon offrent aux applications électroniques des performances et une fiabilité accrues, ainsi qu'un meilleur rendement thermique, réduisant ainsi la nécessité d'utiliser des dissipateurs thermiques. Les LED des relais statiques optiques peuvent se dégrader avec le temps, alors que les isolateurs statiques reposent sur une technologie de transformateurs sans noyau conçue pour garantir une plus grande fiabilité à long terme.

L'entrée des isolateurs statiques d'Infineon est compatible avec une tension de 3,3 V et intègre un condensateur tampon d'alimentation. L'alimentation est basée sur un régulateur shunt qui émule une structure de diode. Bien qu'ils puissent être intégrés, les condensateurs tampons externes ne sont pas nécessaires. Ils peuvent fournir une tension de sortie élevée jusqu'à 18 V, sans qu'aucune configuration en série ou en parallèle ne soit nécessaire pour commander la grille.

Selon Infineon, leur tension de sortie (V_OUT) est suffisante pour commander des transistors contrôlés par MOS, notamment les séries de MOSFET de puissance CoolMOS^TM et OptiMOS^TM d'Infineon, ainsi que la gamme de transistors IGBT TRENCHSTOP^TM. Les applications peuvent bénéficier de fonctions de contrôle avancées côté sortie, notamment l'allumage et l'extinction rapides, la protection contre la surchauffe et la protection contre la surintensité. Tous les dispositifs de la gamme ont été conçus pour obtenir les certifications CEI 60747-17 et UL1577.

Les dispositifs d'Infineon conviennent aux relais statiques personnalisés dans un large éventail d'applications haute tension et à fort courant, des équipements industriels aux réseaux électriques, en passant par les énergies renouvelables. Ils peuvent être utilisés dans la distribution d'énergie, les alimentations, les équipements de tests automatiques, la robotique, les systèmes d'instrumentation, la gestion avancée des batteries et de nombreuses autres applications.

La gamme SSI d'Infineon inclut le modèle iSSI30R12H, qui se présente dans un boîtier DSO-16-33 et est conçu pour être utilisé avec les MOSFET de puissance CoolMOS™ S7 T-Sense avec capteur de température intégré. Le côté entrée de l'isolateur est compatible avec une tension de 3,3 V et fonctionne avec un courant d'alimentation typique de 16 mA.

Les autres composants de la gamme destinés à être utilisés avec des résistances CTP externes incluent :

• Les modèles iSSI20R02H, iSSI20R03H et iSSI20R11H, tous dans un boîtier DSO-8-66
• Le modèle iSSI30R11H, dans un boîtier DSO-16-33

Infineon propose également des cartes d'évaluation pour les dispositifs de la gamme SSI. Par exemple, la carte Eval-iSSI30R12H (Figure 2) inclut un isolateur iSS130R12H avec deux MOSFET CoolMOS™ IPT60T022S7 dans une configuration de commutation CA, avec une interface de commande qui peut être connectée à un générateur d'impulsions, un microcontrôleur ou d'autres circuits numériques avec une capacité de commande appropriée d'au moins 25 mA.

Figure 2 : Le modèle EVAL-iSSI30R12H est l'un des différents kits d'évaluation permettant de tester la commutation avec la gamme d'isolateurs statiques d'Infineon. (Source de l'image : Infineon Technology)

Conclusion

La gamme d'isolateurs statiques d'Infineon offre d'importants avantages en termes de performances, de fiabilité et de gestion thermique pour la création de relais statiques. Sans composants mobiles et avec un transfert d'énergie supérieur aux relais électromagnétiques et aux relais statiques optiques, ils offrent des options permettant de fournir des applications plus performantes et plus durables qui justifient largement la courbe d'apprentissage initiale.