28 Août 2015  |  Électronique
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 06/2015

Un maximum d’intégration avec un minimum d’encombrement

Mathias Müller*

La nouvelle famille de produits TLE986x/7x d’Infineon est une solution de système sur puce (SoC) de troisième génération, qui offre une multitude de fonctionnalités et un encombrement particulièrement réduit.

Infineon fait partie des premiers fabricants de semi-conducteurs proposant une famille de circuits intégrés (CI) de puissance embarqués, hautement intégrés et équipés d’un microcontrôleur performant, d’une mémoire flash, d’un pilote de grille MOSFET et disposant d’une périphérie étendue pour les signaux analogiques/mixtes.
Grâce aux différentes versions, classées en fonction de la taille de RAM et de mémoire flash internes, de la fréquence d’horloge de l’unité centrale de traitement (UCT) et de l’interface de communication, les développeurs sont en mesure de sélectionner le composant destiné à leurs applications.
 
 
Deux modèles de base
Deux modèles de base équipés respectivement d’un pilote de grille à deux phases et d’un pilote de grille à trois phases constituent le noyau des CI de puissance embarqués.Basés sur la technologie monopuce, les deux modèles comprennent un processeur ARM® ­Cortex™ M3 à fréquence d’horloge de 24 MHz ou de 40 MHz. Le processeur Cortex™ M3 Core ouvre de nouvelles possibilités dans le domaine des algorithmes de commande de moteurs. La famille µC 32-Bit est particulièrement destinée aux moteurs sans balai à courant continu (BLDC) dans le secteur automobile, jusqu’à présent équipés de contrôleurs 16 bit.
 
Un nouveau concept de boîtier
Le concept du boîtier de type VQFN48 à encombrement réduit est disponible pour le secteur automobile que depuis peu de temps. Il permet aux constructeurs de systèmes automobiles de développer des systèmes plus compacts, plus efficaces et à encombrement optimisé. Contrairement aux circuits actuels utilisant jusqu’à 150 différents composants, la nouvelle famille de CI de puissance embarqués TLE986x/7x permet de réduire ce nombre à moins de 30 composants. La totalité des TLE986x/7x est certifiée conforme à la réglementation AECQ-100.
Aujourd’hui, le développement de systèmes de commande sophistiqués pour les nombreux systèmes d’entraînement motorisés intelligents et extrêmement complexes est plus important que jamais, afin de limiter les coûts des systèmes, d’optimiser leur efficacité énergétique et de faciliter le développement. La nouvelle famille de produits Infineon de la troisième génération réunit ces conditions.
 
 
Une nouvelle famille de produits
La série TLE986x avec ses pilotes de grille pour quatre transistors à effet de champ (FET) à canal N dans les circuits de ponts en H faisant fonction d’étage de puissance a été spécialement conçue pour les systèmes d’entraînement à moteurs DC à deux phases. L’utilisation pour les toits coulissants de véhicules automobiles est aussi bien envisageable que pour la commande de lève-glaces. Les composants de la série TLE986x conviennent pour tous les systèmes d’entraînement basés sur les ponts en H qui équipent les véhicules automobiles.
La série TLE987x, comportant six FET à canal N, peut être utilisée dans les dispositifs de commande de moteurs par modulation de la largeur d’impulsion (MLI), avec ou sans capteurs de systèmes d’entraînement à moteur BLDC à trois phases, qui équipent les pompes à carburant, les ventilateurs de refroidissement de moteurs, les ventilateurs des installations de climatisation, les pompes à eau ainsi que dans d’autres pompes et ventilateurs, par exemple.
L’émetteur-récepteur LIN optionnel du groupe de produits TLE986x/7x est certifié conforme à la norme LIN 2.2 par le bureau d’ingénieurs IBEE Zwickau et par la société C&S-Group.
Les éléments de périphérie des deux composants comprennent un capteur de courant, ainsi qu’un convertisseur analogique-numérique de 10 bit (CAN), qui fonctionne selon le principe de l’approximation successive et qui est synchronisé avec l’unité de capture-comparaison (CAPCOM6) pour l’unité de commande MLI, ainsi qu’avec des minuteries 16 bit. Ces éléments sont particulièrement importants pour la génération de signaux en temps synchronisé, pour la MLI ou le traitement de signaux analogiques synchrones dans le CAN, par exemple.
 
La communication avec le composant
La communication avec le composant est réalisée par un émetteur-récepteur LIN intégré, des émetteurs-récepteurs asynchrones universels (UART), des interfaces périphériques sérielles (SPI), ainsi que par une multitude d’entrées/sorties d’usage général (GPIO). Les deux familles de produits disposent de régulateurs de tension linéaires intégrés sur la puce, servant à l’alimentation des modules internes et d’un régulateur pour charges externes, comme des capteurs, par exemple, ainsi que d’une mémoire flash extensible entre 36 kB et 128 kB.
Le composant couvre une plage de tension d’alimentation nominale de 5,4 à 28 V. La pompe de charge intégrée permet le fonctionnement du pont MOSFET avec une tension aussi basse que 5,4 V, en étant connecté à deux condensateurs externes au minimum. Cette caractéristique diminue les frais de matériel (de nomenclature) par rapport au procédé «bootstrap» utilisé couramment pour le fonctionnement à basse tension. De plus, le courant de charge et de décharge peut être programmé à l’aide des pilotes de pont.
Grâce au système de contrôle de la pente du profil du courant, le comportement CEM peut être optimisé pour les MOSFET les plus divers au niveau du système. Les deux séries présentent une rigidité diélectrique allant jusqu’à 40 V et équilibrent ainsi les pertes de charge typiques. Le microcontrôleur et la mémoire flash restent intégralement fonctionnels dans une plage de fonctionnement allent jusqu’à 3 V.
Comme accessoire, Infineon propose un outil de test et de débogage pour les séries de CI de puissance embarqués TLE986x et TLE987x.
 
Des cartes d’évaluation
Les cartes d’évaluation TLE986X EVALB_JLINK et TLE987X EVALB_JLINK constituent des surfaces de test complètes couvrant l’intégralité des fonctions, périphéries et caractéristiques des différents composants des familles de produit TLE986x/7x. Elles permettent de piloter un moteur directement grâce aux MOSFETS intégrés.
La conception des cartes d’évaluation permet de connecter des charges présentant une absorption de courant maximum de 30 A. En fonction de la version, les MOSFET intégrés sur les cartes d’évaluation sont disposés soit en configuration de pont H pour un moteur DC, soit en circuit B6 pour un moteur BLCD. Les communications UART et LIN, l’accès direct à toutes les broches et un débogueur J-Link sont également disponibles.
Un kit d’outils complet, composé des éléments éditeur, compilateur, débogueur et configurateur de codes, ainsi qu’une multitude de programmes types sont disponibles afin d’accélérer le développement d’applications à l’aide de la famille de composants TLE986x/7x.
 
A propos de Rutronik
La société Rutronik se focalise sur les semi-conducteurs de puissance et leurs applications depuis 1980. Grâce à cette expérience de longue date, elle profite aujourd’hui d’un savoir-faire étendu, lui permettant de coopérer avec des entreprises de semi-conducteurs leaders au niveau mondial.
www.rutronik-tec.com/power
contact: Power@rutronik.com
 
RUTRONIK Elektronische Bauelemente AG
1400 Yverdon-les-Bains
Tél: 024 423 91 40
www.rutronik.com
 


* Chef de vente semi-conducteurs de puissance, membre de l’encadrement de la nouvelle division opérationnelle Automotive Business Unit auprès de la société Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH


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