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El mercado de la electrónica de potencia movido por el vehículo eléctrico


Los pasados días 5, 6 y 7 de mayo se celebró en Núremberg el salón PCIM, posiblemente la feria más importante a nivel europeo en el ámbito de la electrónica de potencia. infoPLC++ estuvo allí.

El mercado de la electrónica de potencia movido por el vehículo eléctrico

Este año daba la sensación de que el mercado de la electrónica de potencia en este momento está movido casi exclusivamente por el vehículo eléctrico. Así, muchas soluciones mostradas estaban enfocadas a la integración y compactación de los diversos elementos de los convertidores de potencia.

Diversas empresas presentaron convertidores en los que se integran los semiconductores de potencia directamente en la caja-radiador, junto con los elementos de filtrado, los sensores, conectores y, sobre todo, la unión de estos elementos mediante bus-bars, circuitos impresos o chapas de cobre estampadas y formadas a medida para conseguir la máxima integración. Algunos ejemplos son HE-System Electronic, Interplex y, posiblemente el stand más interesante a nivel de integración, el Fraunhofer-Institut.

Pero la integración no solo se produce a nivel de convertidor, también se produce a nivel de semiconductores. Diversas empresas ofrecían el diseño de módulos de semiconductores a medida donde se integran las tradicionales pastillas de semiconductores con otros elementos como drivers, condensadores de desacoplo, medidas y otros. Por ello también había una fuerte presencia de empresas que dan soporte al desarrollo de esta integración: materiales cerámicos para el substrato, conductores térmicos, herramientas de bonding, etc. Todo ello permite la reducción del volumen total ocupado, así como de las distancias entre elementos, de manera que se reducen las inductancias parásitas, lo cual en última instancia permite conmutar a mayores frecuencias, reduciendo a su vez el volumen necesario en los elementos de filtrado y los transformadores. También exponían empresas que integran el semiconductor directamente en una PCB donde se alojan otros elementos del convertidor y el radiador.

Como es tradicional, había un gran número de empresas fabricantes de componentes pasivos, especialmente los que fabrican componentes magnéticos. En el sector de los condensadores, lo más destacable era el gran número de fabricantes que ofrecen condensadores de bus que integran condensador de bus y de desacoplo en un solo elemento, para la integración directa con algunos módulos de semiconductores de grandes marcas; esto también permite reducir el volumen ocupado y la inductancia parásita entre el condensador y el semiconductor. Un ejemplo de ello es la solución de Epcos para los módulos HybridPACK de Infineon.

Otro importante grupo de empresas presentes en la feria eran los fabricantes de semiconductores. La principal novedad en este sector siguen siendo los semiconductores de banda ancha, el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN). El primero de ellos es ahora mismo el más extendido, habiendo numerosos fabricantes que ofrecen MOSFETs full-SiC o interruptores tradicionales de silicio con diodos de SiC. Merece la pena destacar que la tensión que pueden soportar los MOSFETs SiC cada vez es mayor, llegando hasta 3,3 kV en el caso de Mitsubishi, aunque todavía se trate de prototipos. No había una oferta tan grande de semiconductores de GaN, siendo el principal expositor GaNSystems, que presentaba sus conocidos MOSFETs para montaje superficial.

Para MOSFETs full-SiC, en general los formatos más extendidos siguen siendo los TO-220 y TO-247, aunque empiezan a aparecer nuevos módulos para corrientes elevadas. Algunos ejemplos son los módulos presentados por Microsemi y SanRex. También merece la pena comentar la solución propuesta por Sanrex, donde se implementa la tecnología DioMOS de Panasonic, que integra el diodo dentro de la misma pastilla del MOSFET, y no una separada, de manera que se consigue un módulo de menor área, y la tecnología solder bonding, que consigue reducir la altura del módulo. Los fabricantes de semiconductores presentaron un gran número de diseños de ejemplo y montajes de evaluación para demostrar las capacidades e incentivar el uso de los semiconductores full-SiC, especialmente en cuanto a los drivers.

También asistió un gran número de empresas que ofrecen equipos de laboratorio: fuentes de alimentación de todo tipo, osciloscopios, etc. En especial había un gran número de soluciones enfocadas al ensayo y caracterización de semiconductores. También podían verse soluciones específicas para el ensayo y caracterización de inductivos y otras soluciones para el ensayo y medida de motores eléctricos (HBM).

Un último sector que ha ganado mucha presencia en la feria es el de elementos de medida, especialmente la medida de corriente. El número de fabricantes que ofrecen sondas de corriente basadas en el efecto Hall ha aumentado sensiblemente, siendo muchos de ellos empresas chinas que ofrecen soluciones muy similares a las de los fabricantes europeos y americanos de reconocido prestigio.

Convertidor integrado para automóvil (HE System Electronic).

 

 Conjunto integrado de IGBT (Infineon HybridPACK) y condensador de Epcos.

 

Gabriel Gross (CITCEA-UPC

Tomàs Lledó (teknoCEA)