Mitsubishi Electric Corporation ha anunciado que ha desarrollado una nueva tecnología para integrar dispositivos de potencia, dispositivos pasivos, sensores y otros componentes integrados en el mismo sustrato. La empresa ha implantado esta tecnología en un convertidor de CC a CC bidireccional de 100 kW (continuo) para lograr lo que se cree que es el convertidor de potencia con la mayor densidad de potencia* del mundo, lo que se traduce en 136 kW/l, es decir, una densidad de potencia ocho veces mayor que en los convertidores tradicionales. Se espera que la nueva tecnología contribuya a reducir el tamaño de los equipos de electrónica de potencia.

Características clave

La nueva tecnología de integración de Mitsubishi Electric permite reducir la inductancia parásita del circuito de corriente de conmutación en más de un 90 % con respecto a los convertidores tradicionales. La conmutación limpia resultante permite una conmutación de alta velocidad para altas frecuencias de funcionamiento en transistores de efecto de campo metal-óxido-semiconductor de carburo de silicio (SiC) (MOSFET, por sus siglas en inglés). Gracias a la tecnología, se pueden utilizar componentes pasivos considerablemente más pequeños, como reactores para regular la corriente, y condensadores, que ocupan mucho espacio en los convertidores de CC a CC.

Antecedentes e información

Los reactores son uno de los objetivos principales a la hora de intentar reducir del tamaño de los convertidores de potencia utilizados en los equipos de electrónica de potencia. La nueva tecnología de Mitsubishi Electric reduce la inductancia parásita del circuito de corriente de conmutación por debajo de 1 nH**, lo que resulta en una alta frecuencia de funcionamiento que permite miniaturizar los reactores para obtener una mayor densidad de potencia.
** nanohenrio, siendo H la unidad de inductancia eléctrica y n la unidad 10−9

En el caso de la tecnología tradicional para convertidores de potencia, la inductancia parásita del circuito de corriente de conmutación es elevada porque el encapsulado consta de conexiones de cable y componentes pasivos situados fuera de la carcasa (línea roja en la Fig. 1 a continuación). La conmutación a alta velocidad con una inductancia parásita elevada provoca oscilaciones de tensión importantes (forma de onda roja en la Fig. 2), que puede dañar los dispositivos de potencia y aumentar los niveles de ruido. Para evitar estos problemas, la velocidad de conmutación está limitada intencionadamente (forma de onda negra en la Fig. 2), pero la conmutación de baja velocidad no es eficaz porque la pérdida por conmutación es elevada (Fig. 3). Además, una frecuencia elevada de funcionamiento limitada dificulta la reducción del tamaño de los reactores en convertidores de potencia.
La nueva tecnología de Mitsubishi Electric permite integrar componentes en el mismo sustrato, lo que reduce la inductancia parásita del circuito de corriente de conmutación (línea roja en la Fig. 4) a niveles por debajo del nanohenrio (inferior a 1 nH). Como resultado, el convertidor de potencia logra la conmutación a alta velocidad, una característica inherente y ansiada de los dispositivos de SiC (Fig. 5). Puesto que el convertidor puede funcionar a alta frecuencia (Fig. 6), se puede reducir el tamaño de los componentes pasivos hasta en un 80 %.

Desarrollo futuro

Se explorarán más niveles de integración mediante el uso de componentes multifuncionales.

Contribución al cuidado del medio ambiente

La nueva tecnología ayudará a reducir el espacio ocupado por los equipos de electrónica de potencia.