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SiC für Servos: MADK-Board erleichtert Start mit CoolSiC-MOSFET

| Redakteur: Gerd Kucera

Zur MADK-Plattform für Motoren bis 7,5 kW gehört das Evaluierungsboard EVAL-M5-IMZ120R-SIC, eine 3-Phasen-Wechselrichterplatine für Servoantriebe sowie Details zu Schaltplänen (PDF), Bauteilen (Excel), Layout (Gerber) und Designpaket (Altium).

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Das neue Evaluierungsboard unterstützt beim Design mit dem CoolSiC-MOSFET in diskreten Gehäuse (IMW120R045M1) und dem isolierten Gate-Treiber EiceDRIVER 1200 V (1EDI20H12AH).
Das neue Evaluierungsboard unterstützt beim Design mit dem CoolSiC-MOSFET in diskreten Gehäuse (IMW120R045M1) und dem isolierten Gate-Treiber EiceDRIVER 1200 V (1EDI20H12AH).
(Bild: Infineon)

Siliziumkarbid-basierte Halbleiter sorgen für hohe Effizienz und neue Lösungsmöglichkeiten in der Leistungsumwandlung für Elektrofahrzeuge, Photovoltaik, Ladeinfrastruktur, Industriestromversorgung und nicht zuletzt bei Drehzahl-veränderbaren Antrieben. Entsprechend steigt der Chip-Bedarf kontinuierlich. Damit Infineon sein Angebot von SiC-Produkten weiter ausbauen kann, um aktuelle Wachstumsmärkte wie Photovoltaik-Wechselrichter oder Elektromobilität ausreichend zu beliefern, hatten Anfang 2018 Cree und Infineon einen langfristigen, strategischen Liefervertrag für Siliziumkarbid-Wafer (150 mm) vereinbart. „Dank der langfristig gesicherten Versorgung mit SiC-Wafern können wir unsere strategischen Wachstumsfelder in der Automobil- und Industrieelektronik weiter stärken“, kommentierte Dr. Reinhard Ploss dazu im Februar 2018.

Etwa ein Jahr später ließ Cree verlautbaren, etwa 1 Mrd. US-$ in den Ausbau seiner Siliziumkarbid-Kapazitäten zu investieren, um eine hochmoderne, automatisierte 200-mm-SiC-Fertigungsanlage und eine Materials-Mega-Factory am Hauptsitz des US-Campus in Durham, N.C., zu errichten. Ziel: die Expansion mit einer bis zu 30-fachen Steigerung der Produktionskapazität für SiC-Wafer sowie 30-fachen Steigerung der SiC-Materialproduktion, um auf das erwartete Marktwachstum bis 2024 zu reagieren.

CoolSiC-MOSFETs für elektrische Antriebe

Leistungselektronik für Motorantriebe ist für Infineon ein großes Marktsegement, in dem Entwickler*innen kontinuierlich unterstützt werden. Aktuell mit den CoolSiC-MOSFET Modular Application Design Kits, kurz MADK. Die sollen Anwendern bei Markteinführungen in diesem relevanten Segment zu beschleunigen. Zur MADK-Plattform für Motoren bis 7,5 kW gehört ab sofort auch das Evaluierungsboard EVAL-M5-IMZ120R-SIC, eine dreiphasige Wechselrichterplatine, die auf Anwendungen im Bereich Servoantriebe abzielt. Erstmalig bietet Infineon hierfür Details zu Schaltplänen (PDF), Bauteilen (Excel), Layout (Gerber) und Design-Paket (Altium) auf der Website des Unternehmens als Download an. Auf diese Weise kann das Board auch als Referenz-Design dienen und den Designprozess erleichtern.

Bei Servoantrieben reduziert Siliziumkarbid die Verluste der Leistungshalbleiter um bis zu 80 Prozent, betont Infineon, und der Einsatz kann zur Wartungsfreiheit von Antrieben führen, weil Lüfter zur Kühlung gegebenenfalls wegfallen. Außerdem ermöglicht diese Material-Technologie die Integration von Motor und Antrieb, was zu einfacherer Verkabelung und zum Wegfall von Umrichterschränken führt.

Das Evaluierungsboard unterstützt beim Design mit dem CoolSiC-MOSFETs in diskreten Gehäusen (IMW120R045M1) und dem isolierten Gate-Treiber EiceDRIVER 1200 V (1EDI20H12AH). Der Leistungshalbleiter der Platine hat eine Sperrspannung von 1200 V bei einem typischen Durchlasswiderstand von 45 mΩ. Sie kann für alle CoolSiC-MOSFETs in TO247-Gehäusen mit drei oder vier Pins genutzt werden.

Das Evaluierungsboard integriert einen EMI-Filter für 3-Phasen-Gleichrichter, Stromsensoren und Schutzfunktionen sowie Wärmemanagement und Kühlkörper. Alle relevanten Analog- und Steuersignale sind über Testpads leicht zugänglich. Um präzise Messungen zu gewährleisten, sind die Signale vom Leistungsteil isoliert. Das Board ist mit einem 32-poligen Schnittstellenstecker für alle Steuersignale ausgestattet. Dieser M5-Steckverbinder passt zur Controller-Karte XMC DriveCard 4400 (KIT_XMC4400_DC_V1). Mit der Kombination von Wechselrichter- und Steuerungsplatine lassen sich Motoren mit geringem Aufwand innerhalb kurzer Zeit zum Laufen bringen, verspricht Infineon. Das Evaluierungsboard EVAL-M5-IMZ120R-SIC ist ab sofort erhältlich.

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