Die neuen Halbleiterrelais von TI stellen die Verbindung zum Verbraucher über eine einzige Isolationsbarriere in Millisekunden her. (Bild: Texas Instruments)
Zum neuen Halbleiterrelais-Portfolio von Texas Instruments (TI) gehören automotivequalifizierte, isolierte Treiber und Schalter, die im Zuge des Umstiegs der Industrie auf 800-V-Batterien einerseits die Voraussetzungen für einen zuverlässigen und sicheren Betrieb von Elektrofahrzeugen (EV) schaffen und andererseits den Platzbedarf und die Kosten der Lösungen senken. Erste Bausteine sind der isolierte Schaltertreiber TPSI3050-Q1 mit integrierter 10-V-Gatestromversorgung und der für 1400 V und 50 mA ausgelegte isolierte Schalter TPSI2140-Q1 zur Stromversorgungs- und Signalisolation über eine einzige Isolationsbarriere. Außerdem werden ICs für industrielle Hochspannungsanwendungen zum neuen Portfolio gehören.
Über eine einzige Isolationsbarriere hinweg können die Halbleiterrelais die Verbindung zu einem Verbraucher herstellen und wieder trennen – und zwar binnen Mikrosekunden und nicht Millisekunden wie bei elektromechanischen Relais. Das ermöglicht den sicheren Betrieb von Hochspannungssystemen im Automotivebereich. TPSI3050-Q1 bietet eine verstärkte Isolierung bis 5 kVRMS und bringt es auf eine zehnmal längere Lebensdauer als elektromechanische Relais. TPSI2140-Q1 wiederum wartet mit einer Basisisolierung bis 3,75 kVRMS auf und kann damit eine mehr als viermal so hohe zeitabhängige elektrische Durchschlagsfestigkeit erreichen als Halbleiterrelais-Fotorelais.
Die Halbleiterrelais fassen die Stromversorgungs- und Signalübertragung in einem Chip zusammen und ermöglichen den Verzicht auf mindestens drei Bauelemente. TPSI3050-Q1 vereint eine isolierte Stromversorgung, einen Digitalisolator und einen Gatetreiber in einem Baustein und soll den Platzbedarf gegenüber Lösungen mit elektromechanischen Relais um bis zu 90 % senken. Mit dem TPSI2140-Q1 verringern sich die Lösungsabmessungen um bis zu 50 % im Vergleich zu traditionellen Fotorelais-Lösungen, da neben einem Signal-Feldeffekttransistor auch Widerstände integriert sind und zudem kein Reed-Relais erforderlich ist.
Schwerpunktthema: E-Mobility
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Sichere Interaktion zwischen Mensch und System
Zusammen mit einem Battery Pack Monitor wie dem BQ79631-Q1 dient der für Hochspannungsmessungen und die Isolierungsüberwachung konzipierte TPSI2140-Q1 dazu, Isolierungsfehler in 800-V-Batteriemanagement-Systemen schneller und genauer zu detektieren. Der Baustein gestattet die Verwendung von Widerständen mit weniger als 1 MΩ und verkraftet um über 300 % höhere Avalanche-Ströme als traditionelle Fotorelais, was die Interaktion zwischen Mensch und System sicherer macht. Für die Evaluierung der Produkte sind die Evaluierungsmodule TPSI3050Q1EVM und TPSI2140Q1EVM im Angebot.
Zu den weiteren neuen Produkten gehört das isolierte DC/DC-Bias-Stromversorgungsmodul UCC14240-Q1, das sich durch hohe Leistungsdichte und geringe elektromagnetische Störaussendungen auszeichnet. Dazu kommt mit AMC23C12 der nach eigenen Angaben branchenweit erste Komparator mit verstärkter Isolation. Dieser Baustein kombiniert die Funktionen eines herkömmlichen Komparators mit einer galvanischen Isolationsbarriere, reduziert die Lösungsabmessungen um 50 % und erlaubt eine isolierte und bidirektionale Überstrom- und Überspannungserfassung in weniger als 400 ns.
