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Componenti elettroniche ad alta temperatura: un mercato in espansione 4/5

Componenti elettroniche ad alta temperatura: un mercato in espansione

I componenti elettronici ad alta temperatura sono un mercato in espansione ed è per questo motivo che le industrie del settore cercano sempre di più di rafforzare il monitoraggio e il controllo utilizzando le attuali tecnologie elettroniche. Continuiamo a vedere le esigenze dei vari settori produttivi. Passiamo adesso a vedere come progettare con circuiti integrati ad alta temperatura.

Considerazioni a livello di sistema

L'accurata progettazione deve essere in grado di fornire dei semiconduttori ad alta temperatura capaci di performance stabili nel corso del tempo ad una temperatura che va dai 200 ° C ad oltre i 200 ° C.

Tuttavia, la progettazione a livello di sistema deve anche tener conto degli effetti della variazione di temperatura sui componenti elettronici circostanti. Gli effetti includono cambiamenti nella capacitanza e nella ESR dei condensatori, e l'aumento di resistenza DC (DCR) in componenti induttivi.

Figura 1

La Figura 1 mostra l'architettura di un circuito regolatore di tensione lineare, che è stato ottimizzato per ospitare ampie variazioni ESR dei condensatori di uscita collegati esternamente.

Questa tipologia compensa le variazioni connesse al processo così come i cambiamenti nei componenti esterni, e ha dimostrato grande stabilità in un ampio intervallo di tensione di ingresso e nelle condizioni di impedenza di carico.

Figura 2

Nella figura sovrastante, si vedono i plot di tensione di uscita rispetto al carico di corrente provato a sette punti di temperatura tra 25 ° C e 250 ° C, ed illustra il molto limitato muoversi con la temperatura delle curve di regolazione del carico.
In condizioni di carico costante, e stabilità nella tensione di uscita ha dimostrato di essere migliore del 2% nella fascia di temperatura compresa tra i 55°C e i 225°C.

Le prove effettuate su questo dispositivo al NASA Glenn Research Laboratory hanno dimostrato un record gamma di temperature di funzionamento dai - 200 ° C a +300 ° C, con una migliore stabilità della tensione del 3% per tutto l'intero intervallo di temperatura di 500° C. L'affidabilità a lungo termine è stata dimostrata dai test su un ciclo di vita di 15.000 ore a 250 ° C e 10.000 ore a 300 ° C. 

Esempio di progettazione di un sistema ad alta temperatura

Un esempio che mostra come circuiti integrati ad alta temperatura possono essere efficacemente combinati con componenti passivi esterni per creare un robusto sistema ad alta temperatura può essere visto in un progetto di riferimento per un convertitore step-down DC-DC in grado di raggiungere un risparmio energetico fino all'85% .

La prima generazione della famiglia di disegni VOLCANO prodotta da Cissoid, convertitore DC-DC di riferimento, l'Etna, unisce le singole funzioni ad alta temperatura per consentire a chi lo utilizza di avere a disposizione un convertitore ad alto rendimento idoneo per l'applicazione diretta in attrezzature quali attuatori degli aeromobili, centraline automobilistiche, o attrezzature per la perforazione down-hole o, più semplicemente, per le operazioni di raccolta dati.

Il convertitore funziona in modalità di tensione, con costante frequenza PWM. Il modulatore duty-cycle è implementata con un timer 555 resistente alle alte temperature, alimentato da clock.
Il regolatore beneficia di un circuito che evita che le correnti sovrapposte vadano in corto circuito durante la commutazione, migliorando così l'efficienza.

Repost: 27 Maggio 2010

 

 

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