Integrierte Antriebslösung Vereinfachter Übergang zu mehr Elektroflugzeugen

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Elektrische Antriebssysteme in der Luftfahrt: Microchip stellt konfigurierbare Companion-Treiber-Boards mit seinen Hybrid-Power-Drive-Modulen vor, die in Siliziumkarbid-/SiC- oder Silizium-/Si-Technologie erhältlich sind. Mit der Plug-and-Play-Lösung können Entwicklungszeit und Kosten reduziert werden.

Die Anforderungen der Luftfahrtindustrie an neue, effiziente und emissionsarme Flugzeuge werden durch das übergeordnete Ziel der Nachhaltigkeit und Verringerung des CO₂-­Austosses vorangetrieben. Um diese Ziele umzusetzen, gehen Entwickler von Leistungselektronik für die Luftfahrt zu elektrischen Antriebssystemen über, da der Trend zu «More Electric Aircraft» (MEA) weiter zunimmt. Microchip Technology bietet der Branche eine umfassende Lösung für elektrische Antriebe und stellt eine integrierte Antriebslösung vor, die Gate-Treiber-Boards mit den Hybrid-Power-Drive-/HPD-Modulen in SiC- oder Si-Technologie mit einem Leistungsbereich von 5 bis 20 kVA kombiniert.

Die neue Lösung behält unabhängig von der Ausgangsleistung den gleichen Platzbedarf. Die zugehörigen Gate-Treiber-Boards lassen sich in die HPD-Module von Microchip integrieren, um eine All-in-one-Antriebslösung für die Elektrifizierung von Systemen wie Flugsteuerung, Bremsen und Fahrwerk zu ermöglichen. Das Leistungselektronik-­Angebot von Microchip lässt sich je nach den Anforderungen der Endanwendung skalieren – von kleineren Antriebssystemen für Drohnen bis hin zu Hochleistungsantriebssystemen für eVTOL-Flugzeuge (Electric Vertical Take-off and Landing), MEA und voll­elektrische Flugzeuge.

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Einsparung von Entwicklungszeit, Ressourcen und Kosten

Leon Gross, Vice President der Discrete Product Group von Microchip, dazu: «Wir haben die Companion-Gate-Treiber-Boards für den Einsatz mit unseren HPD-Modulen entwickelt, um Plug-and-Play-Leistungselektronik für MEA auf den Markt zu bringen. Mit dieser Lösung müssen Kunden nicht mehr ihre eigenen Treiberschaltungen entwerfen, was die Entwicklungszeit, Ressourcen und Kosten reduziert.» Die hochzuverlässigen Bausteine werden gemäss DO-160 (Umgebungsbedingungen und Testverfahren für Flugausrüstung) getestet. Sie bieten mehrere Schutzfunktionen, darunter Shoot-Through-Erkennung, Schutz vor Kurzschluss, Entsättigung und Unterspannung (UVLO) sowie aktives Miller-Clamping. Die Gate-Treiber-Boards sind für die Ansteuerung mit externen PWM-Signalen auf der Basis von LVDS (Low Voltage Differential Signaling) gemäss TIA/EIA-644 für geringe elektromagnetische Störungen (EMI) und gute Störfestigkeit ausgelegt. Die Boards bieten differenzielle Ausgänge für Telemetriesignale wie DC-Bus-, Phasen- und Magnetstrom durch Rückkopplung über Shunts im HPD-Modul und über die DC-Bus-Spannung. Ausserdem bieten sie einen direkten Ausgang für zwei PT1000-­Temperatursensoren, die im HPD-Leistungsmodul vorhanden sind. Die Companion-­Treiber-Boards sind leichte, flache und kompakte Lösungen, um die Grösse und Energieeffizienz von Betätigungssystemen zu optimieren. Die Gate-Treiber sind für den Betrieb im Temperaturbereich von –55 bis +110 °C ausgelegt, was entscheidend für Luftfahrtanwendungen ist, die oft rauen Umgebungen ausgesetzt sind.

Die isolierten Gate-Treiber-Boards benötigen nur einen einzigen 15-V-DC-Eingang für die Steuer- und Antriebsschaltung. Alle zusätzlich erforderlichen Spannungen werden auf dem Board erzeugt. Dies verringert die Zahl der Systemkomponenten und vereinfacht die Verkabelung. Microchip bietet zahlreiche Lösungen für MEA durch die Integration von Leistungselektronik mit FPGAs, Mikrocontrollern, Sicherheit, Speicher und Timing. Die Lösungen von Microchip sind so konzipiert, dass sie den Kunden helfen, ihre Entwicklung zu beschleunigen, Kosten zu senken und schneller auf den Markt zu kommen. Die zugehörigen Gate-Treiber-Boards werden mit detaillierten Datenblättern und Bauteilmodellen unterstützt. Die Companion-Gate-Treiber-Boards und die zugehörigen HPD-Module sind bereits in Serie erhältlich.

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