Couverture ElectroniqueS n°127

Avec plus de 8000 visiteurs et près de 400 exposants répartis dans trois halls, la cuvée 2014 de PCIM a été un succès. Avec, en prime, un beau bouquet d'annonces. pCIm 2014 en quelques ChIffres > L'édition 2014 de PciM, qui s'est tenue du 20 au 22 mai à nuremberg, a attiré 8006 visiteurs. soit un peu plus que la cuvée 2013, qui en avait réuni 7883. > Trois halls avaient été mis à la disposition des 391 exposants, dont 18% étaient des nouveaux venus, pour une superficie de 20000 m² revue à la hausse. a ces exposants se sont ajoutées 97 sociétés représentées. > Outre l'habituel gros contingent de sociétés germaniques (environ la moitié des exposants), les etatsunis, la chine, l'italie et la France étaient les contrées les mieux représentées. > Les nombreuses conférences qui se sont déroulées en parallèle de l'exposition proprement dite ont été suivies par plus de 700 auditeurs. > La prochaine édition de PciM se tiendra du 19 au 21 mai 2015, au même lieu. D'ici là se seront déroulées les manifestations PciM asia (du 17 au 19 juin 2014 à shanghai) et PciM south america (les 14 et 15 octobre 2014 à são Paulo). C omme tous les ans, les principaux acteurs de la filière électronique de puissance s'étaient donné rendez-vous à Nuremberg pour la manifestation PCIM Europe. Avec plus de 8000 visiteurs et quelque 400 exposants, cette nouvelle édition a indéniablement été un succès. L'organisateur avait, il est vrai, mis à la disposition des sociétés pas moins de trois halls, dans un centre des expositions modernisé, bien plus accueillant que par le passé. Du côté des produits, PCIM n'a pas été en reste avec des annonces qui, à défaut de présenter un caractère peu ou prou révolutionnaire, ont été nombreuses. Les priorités et les tendances esquissées les années précédentes se sont confirmées: amélioration des rendements énergétiques des systèmes, accroissement de la densité de puissance des modules, mise en œuvre de techniques de packaging plus efficientes, adoption de moins en moins marginale de semi-conducteurs composés, carbure de silicium en tête. Les modules IgBT montent en gamme Mitsubishi Electric a ainsi démarré l'échantillonnage de modules IGBT dédiés aux applications à haute fréquence de commutation, soit à plus de 20 kHz. Ces six nouveaux membres de la série NFH sont des modules 1200 V hybrides, dans lesquels des IGBT silicium sont associés à des diodes Schottky en carbure de silicium. La configuration est de type bras de pont, avec deux IGBT et autant de diodes. La gamme de courant va de 100 A à 600 A. Comme l'on pouvait s'en douter, l'apport du carbure de silicium se révèle bénéfique. Par rapport à des solutions comparables tout silicium, le numéro 1 mondial du module à semi-conducteurs de puissance évoque une réduction de 40% des pertes en commutation. Par ailleurs, la diminution (de 30% environ pour les modèles de 100 A et 150 A) des inductances internes liées au packaging se traduit par des surtensions moins prononcées. Les alimentations secourues (UPS) et celles destinées au secteur médical sont les marchés typiquement visés par ces produits, dont les dimensions sont de 48 x 94 mm (100 A et 150 A), 62 x 108 mm (200 A et 300 A) ou 80x110 mm (400A et 600A). Il est à noter que lors d'une présentation réalisée sur son stand, la société a également levé le voile sur deux modules tout SiC (Mosfet et diodes) de 1200 V. «Cette adjonction porte à quinze le nombre de modules standard, hybrides SiC/Si ou exclusivement en carbure de silicium, que nous proposons aujourd'hui afin de couvrir la plage 600V à 1700V», s'est félicité Eckhard Thal, ingénieur en chef au sein de l'activité semi-conducteurs de puissance chez Mitsubishi. < avec une surface d'exposition inédite de quelque 20000 m² et un nombre accru de visiteurs, PciM a pris encore plus d'ampleur cette année. De son côté, dans le louable but d'en élargir le champ d'applications, Semikron a complété quelques-unes de ses multiples gammes de modules IGBT. Ainsi en est-il de la famille MiniSKiiP qui s'agrandit avec des modules de 1700 V, en topologies six-pack ou CIB ( Converter-Inverter-Brake )incluant les fonctions d'un redresseur, d'un onduleur et d'un hacheur de freinage. Des produits destinés à la commande de moteurs industriels et aux alimentations UPS jusqu'à 100 A. Rappelons que dans les MiniS-KiiP les connexions de puissance et auxiliaires sont assurées par des ressorts. Cette méthode présente l'intérêt de faire l'impasse sur les joints de brasure et sur les phénomènes de fatigue associés. Elle réduit également les coûts de montage dans la mesure où une vis s'avère suffisante pour établir la pression. La même famille MiniSKiiP monte par ailleurs en puissance avec l'arrivée de modules en configuration demi-pont (150 A à 300 A en 650V et 1200 V, 100 A à 300 A en 1700 V) pour la commande de moteurs industriels, les onduleurs solaires et les alimentations jusqu'à 90 kW. Pour la première fois la technologie à ressorts des MiniSKiiP est ainsi proposée aux applications de plus de 40 kW. Même politique de diversification de son offre de modules de puissance chezVincotech. La société, acquise par Mitsubishi Electric fin 2010, a notamment lancé un nouveau format de boîtier pour adresser le créneau de la petite puissance, pour lequel une alternative discrète est encore souvent de mise. Ce flow 0B est en réalité une version plus compacte du populaire flow 0. Afin de simplifier l'assemblage, un exercice contraignant pour l'utilisateur, une simple vis suffit pour monter le dissipateur sur le module. Les premières références tirant profit de ce nouveau boîtier concernent deux topologies. D'un côté, les flowCIP 0B sont composés d'un pont redresseur monophasé à diodes, d'un booster PFC avec IGBT 650V et d'un onduleur triphasé. Une thermistance et un condensateur DC sont également inclus. De l'autre, les flowPACK 0B sont des six-pack classiques de 600 V (6 A à 30 A) ou 1200 V (4 A à 15 A), incorporant six IGBT et leurs diodes de roue libre. La société a par ailleurs mis l'ac-cent sur une nouvelle ligne de modules avec Mosfet en carbure de silicium pour les onduleurs solaires, les UPS et les systèmes de gestion de batterie, ainsi que sur des modules de forte puis-sance à faible inductance. Des-tinés aux onduleurs à trois niveaux, clampés par le neutre (NPC, Neutral Point Clamped ), ces derniers exploitent la dernière génération (6.1) d'IGBT de Mitsubishi. International Rectifier a quant à lui introduit ses modules de puissance intelligents IRAM de seconde génération. Des IPM (Intelligent Power Module) présentés sous la forme de systèmes en boîtier (SIP, System-In-Package ) dont la vocation est de simplifier la commande des moteurs alternatifs triphasés des ventilateurs, des climatiseurs, des compresseurs et des machines à laver. A cet effet, ils embarquent dans un boîtier SiP1A à 29 broches à performances thermiques renforcées : un pont d'IGBT 600V en tranchée à faible tension de saturation (typiquement 1,7 V à 4 A, pour une température de jonction de 150 °C), un circuit de commande de grille, un capteur de température et des fonctions de protection. Nouveaux membres de la plate-forme iMotion de l'américain, ces modules 600 V, au nombre de trois, sont des modèles de 10 A, 15 A et 20 A (intensités données pour une température de boîtier de 25°C), fonctionnant jusqu'à une fréquence PWM de 20 kHz. Sur le stand du distributeur Hy-Line, Vicor mettait pour sa part en exergue deux nouvelles séries de modules de conversion DC-DC, régulés et isolés, affichant une forte densité de puissance. Ainsi, les DCM sont basés sur la plate-forme de composants de puissance ChiP (Converter Housed in Package) de la société. La densité de puissance maximale obtenue est ici de 75,9 W/cm 3 ,pour un rendement crête de 93%. Pour l'heure, deux produits préconfigurés sont disponibles. Le premier est un module en boîtier 4623 (47,71x22,8x7,26mm) qui, à partir d'une tension d'entrée nominale de 290 V (160 V à 420 V), fournit 600W sous 13,8V. Il est conçu pour les véhicules hybrides/électriques tirant leur énergie d'une batterie Li-ion haute tension ou, plus généralement, pour les systèmes dont le bus intermédiaire est de 12V. Dédiés aux applications à haute fréquence de commutation, les derniers modules 1200V de Mitsubishi electric sont des modèles hybrides, dans lesquels des iGBT silicium sont couplés à des diodes schottky en carbure de silicium. Le deuxième ChiP DCM délivre 320 W dans un format 3623 (38,72x22,8x7,26 mm). Avec sa plage d'entrée de 16 V à 50 V, il est optimisé pour les applications Mil-Cots pour lesquelles il fournira typiquement un rail d'alimentation de 28V. De leur côté, vis-à-vis des convertisseurs DC-DC de précédente génération deVicor, les HD Brick permettront aux concepteurs de disposer d'une puissance supérieure dans un volume restreint. Les deux produits inaugurant la série sont des modules de 320 W (entrée 16 V à 50 V, sortie 28 V), dont les dimensions sont de 48,6x46,5x16 mm, et de 400 W (entrée 180 V à 420 V, sortie 12 V) en boîtier de 57,8x46,5x16 mm. Aptes à fonctionner dans des environnements difficiles, les HD Brick sont proposés selon trois grades de température (dont l'un descend jusqu'à - 55°C), avec ou sans bride. « Par rapport aux produits concurrents, nos HD Brick offrent une densité de puissance de 51 % supérieure, pour un rendement maximal de 94 %. Ce qui se traduit par des bénéfices importants en termes d'encombrement, de dissipation de la chaleur et de coûts d'exploitation» a commenté Kai Johnstad, directeur marketing senior pour les produits destinés aux marchés du transport, de l'aérospatial et de la défense chezVicor. des pilotes de grille toujours plus évolués Pour les applications industrielles, Infineon Technologies a développé un pilote de grille d'IGBT 1200V évolué, un maillon essentiel de la chaîne de puissance. Nouvel élément de la famille Eice-Driver, ce driver monocanal référencé 1EDS20I12SV offre la possibilité de contrôler le slew rate de l'IGBT et de l'ajuster en temps réel. La fonction SRC ( Slew Rate Control ) donne toute latitude aux concepteurs pour choisir une tension collecteur-émetteur parmi onze lors de la mise en conduction. Cela signifie que la vitesse de commutation des IGBT et le niveau des interférences électromagnétiques (IEM) sont modifiables en fonctionnement. L'un des gains attendus est la réduction, voire l'élimination, des filtres dv/dt pour réduire les coûts. Un comportement en commutation optimisé se traduira aussi par des pertes moindres. Par rapport à un pilote de grille conventionnel sans fonction SRC, la société évalue à environ 30 % la réduction des pertes au blocage. < Les HD Brick sont des modules de conversion Dc-Dc de nouvelle génération deVicor. Offrant une densité de puissance accrue, ils sont proposés en versions de 320 W et 400 W. Actuellement en phase d'échantillonnage, le circuit procure aussi une isolation électrique renforcée, en conformité avec les spécifications de la norme VDE 0884-10. Enfin, de multiples schémas de protection sont de mise. Par exemple, la présence d'un court-circuit sera détectée par la désaturation de l'IGBT ou par la mesure de la chute de tension aux bornes d'une résistance. A cela s'ajoute une protection contre les courts-circuits, optimisée pour les onduleurs à trois niveaux. Sur son stand, l'allemand exposait une carte d'évaluation exploitant ce circuit pour commander un module EnonoDual 3. Le suisse CT-Concept Technologie, une société acquise il y a deux ans par Power Integrations, a quant à lui annoncé la disponibilité d'un nouveau cœur monovoie pour piloter les IGBT haute tension, notamment ceux mis en œuvre dans les applications de traction. Le 1SC0450V est en réalité décliné en deux versions, correspondant à des modules IGBT dont la tension de blocage est de 4,5 kV ou 6,5 kV. Des réalisations compactes (60 x 90 x 27,5 mm) autorisant, à partir d'un unique cœur, la commande de quatre modules montés en parallèle. Ces pilotes intègrent notamment le jeu de circuits spécifiques Scale-2 de la société, ainsi qu'un convertisseur DC-DC isolé. Les Mosfet carburent au siC Fort d'un catalogue de diodes Schottky en carbure de silicium, STMicroelectronics n'avait jusqu'à présent aucun Mosfet bénéficiant de ce matériau à grand gap. Ce sera chose faite avec le SCT30N120 de 1200V/45A, actuellement échantillonné dans un boîtier HiP247 propriétaire. Un transistor crédité d'une résistance maximale à l'état passant de 100 mO àVGS 20V. «L'un des points forts de notre composant est lié à sa température maximale de jonction de 200°C, soit 50°C de plus que les Mosfet en carbure de silicium émanant de la concurrence », nous a confié l'un des représentants de la société. Pour sa part, Rohm Semiconduc-tor en est déjà à sa troisième génération de Mosfet en carbure de silicium. Des produits adoptant une structure de grille en tranchée qui, par rapport à une technologie planaire, a permis pratiquement de diviser par deux la résistance à l'état passant. Pas moins de six références, dont la tenue en tension est de 1200V ou 650 V, sont d'ores et déjà mentionnées dans la feuille de route du japonais. Chez Microsemi, une nouvelle famille de Mosfet 1200V en SiC pour applications industrielles haute tension voit le jour. Les onduleurs solaires, les véhicules électriques, les équipements médicaux et les applications de soudage sont notamment concernés. Au nombre de quatre, ces Mosfet sont proposés en boîtiers TO-247 ou SOT-227. D'un côté, les APT40SM120B/J sont des versions de 40 A, dont la résistance drain-source est typiquement de 80 mO. De l'autre, les APT50SM120B/J de 50 A sont crédités d'une résistance statique de 50 mO. cette carte d'évaluation exploite le pilote de grille eiceDriver 1eDs-sRc, à isolation galvanique renforcée, d'infineon. elle permet de contrôler précisément la mise en conduction des iGBT d'un module enonoDual 3. ce démonstrateur d'un convertisseur boost de 50 kW pour onduleurs solaires tire profit des Mosfet en carbure de silicium de cree. Enfin, pas de carbure de silicium chez Toshiba (présent à Nuremberg par l'intermédiaire de son distributeur Glyn), mais du bon silicium avec des Mosfet en tranchée, réalisés selon le dernier procédé U-Mos IX-H du japonais. Ces transistors basse tension (initialement 40V, ultérieurement 30V à 60V) sont caractérisés par un excellent facteur de mérite, représenté par le produit de la résistance à l'état passant par la charge de grille. Par rapport à la génération UmosVI-H antérieure, la taille de la puce a été réduite de 65 %, pour une même résistance RDS(on) .Les applications de commutation, côté haut ou côté bas, et le redressement synchrone au secondaire des topologies de conversion AC-DC sont typiquement visées. Si l'usage du carbure de silicium se banalise en électronique de puissance, la situation est différente pour le nitrure de gallium. Plusieurs protagonistes, spécialistes du domaine, étaient présents à Nuremberg : International Rectifier, Transphorm, le fournisseur de tranches EpiGaN, GaN Systems… Ce dernier a d'ailleurs profité de l'événement annoncer deux séries de transistors de puissance à enrichissement, normalement bloqués, exploitant une technologie nitrure de gallium sur silicium. Le canadien dispose dorénavant d'une gamme de composants GaN en échantillonnage parmi la plus étoffée du marché, pour la réalisation de convertisseurs DC-DC, d'onduleurs, d'alimentations à découpage, de commandes de moteurs alternatifs… D'un côté, il est question de transistors discrets de 100 V (les GS61002/4/6/8P) couvrant la gamme 20 A à 80 A. Ceux-ci affichent une résistance à l'état passant comprise entre 5 mO et 21 mO. A ces éléments s'ajoute un circuit en structure demi-pont (GS71008P). De l'autre, les GS66502/4/6/8P sont des modèles de 650 V, avec des calibres en courant de 8,5 A à 34A (la résistance statique est située entre 165 mO et 41 mO), optimisés pour les applications à haute vitesse de commutation. Enfin, le GS43106L de 30A est proposé dans une configuration cascode. Tous ces produits bénéficient du boîtier GaNPX, pratiquement de la taille de la puce, pour lequel l'élimination des fils de connexion a pour effet de minimiser les inductances parasites.

pCIM Europe 2014 a fait le plein de visiteurs

Couverture ElectroniqueS n°127

IBM grave les premières puces en 2 nm en abandonnant les FinFET

Zeta, le protocole LPWAN made in China, arrive en Europe

Harting invente le connecteur électronique sur mesure

pCIM Europe 2014 a fait le plein de visiteurs

Dans la même rubrique

Couverture ElectroniqueS n°127

IBM grave les premières puces en 2 nm en abandonnant les FinFET

Zeta, le protocole LPWAN made in China, arrive en Europe

Harting invente le connecteur électronique sur mesure