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ANALOG GATE DRIVERS saturazione (desat) e può essere integrato in un driver del gate. La figura 1 mostra l’implementazione di un tipico circuito “DESAT”, che effettua il monitoraggio della tensione nello stato di “on” di un interruttore (la tensione collettore-emettitore [V CE ] in IGBT oppure la tensione da drain a source [V DS ] in FET SiC) per rilevare una soglia prestabilita (V DESAT ). Uno scenario in cui V CE o V DS sono maggiori della V DESAT fa scattare la funzione desat, e il driver del gate spegne in sicurezza l’IGBT o il FET SiC per evitare danni all’interruttore. Un altro scenario si presenta quando l’uscita del dri- ver del gate non coincide con il suo segnale di ingresso; questa irregolarità richiede un rilevamento immediato in modo che l’inverter possa spegnersi in sicurezza. L’inclusione di una funzione di monitoraggio della tensione del gate per rilevare se la tensione del gate sia allo stesso livello del segnale di ingresso che giunge al die di uscita può contri- buire a determinare la presenza di un guasto nel percorso di co- municazione o nella barriera di isolamento. L’implementazione di sistemi di protezione e diagno- stica avanzati aiuta a stabilire un elevato grado di sicurezza e affi- dabilità in un veicolo. L’importanza del monito- raggio di VGTH Gli obiettivi e i requisiti dell’in- verter determinano in ultima analisi i sistemi diagno- stici e di protezione integrati in esso. Una misura im- portante per contribuire a valutare lo stato di salute del modulo di alimentazione per la sua intera durata di vita consiste nell’includere il monitoraggio della so- glia di tensione del gate (V GTH ). Nel loro paper Analy- sis of V th Variations in IGBT Under Thermal Stress for Improved Condition Monitoring in Automotive Power Conversion Systems i due autori, Syed Huzaif Ali e Bilal Akin, hanno mostrato come una notevole variazione della V GTH nel tempo rappresenti un indi- catore precoce dei guasti di interruttori di alimenta- zione. La figura 2 riporta due dispositivi soggetti a cicli di potenza ad alta temperatura. Nel momento in cui il dispositivo rappresentato dalla curva rossa è sogget- to a un aumento di temperatura, si guasta e la tensio- ne di soglia aumenta drasticamente. Sebbene questo aumento di tensione rappresenti un evento di guasto, lo spostamento graduale della tensione di soglia nel tempo può dare luogo anche un comportamento di commutazione indesiderato, caratterizzato ad esem- pio da maggiori perdite di commutazione, che potreb- be indicare la necessità di manutenzione del veicolo. In generale, il monitoraggio della V GTH contribuisce a evitare errori catastrofici. Un unico metodo per il monitoraggio della V GTH Il circuito per il pilotaggio del gate isolato UCC5870-Q1 conforme alla norma ISO 26262 di Texas Instruments Fig. 1 – Tipica implementazione di un circuito desat Fig. 2 – Variazione percentuale della VGTH dopo migliaia di cicli (Fonte: Analysis of V th Variations in IGBT Under Thermal Stress for Improved Condition Monitoring in Automotive Power Conversion Systems ) ELETTRONICA OGGI 520 - SETTEMBRE 2024 29