حل برنامج تشغيل منخفض التكلفة لـ GaN FETs

أصدرت Transphorm مؤخرًا تفاصيل حول حل سائق عالي الأداء ومنخفض التكلفة. يعمل خيار التصميم على تحسين عرض قيمة الشركة للعملاء في قطاعات سوق الطاقة التي تبلغ قيمتها 3 مليارات دولار والتي تنتج تطبيقات منخفضة إلى متوسطة الطاقة مثل إضاءة LED ، والشحن ، والمحولات الدقيقة ، وأجهزة UPS ، والحوسبة ، وأجهزة الكمبيوتر المخصصة للألعاب.

في مقابلة مع أخبار إلكترونيات الطاقةقال نائب الرئيس الأول لتطوير الأعمال والتسويق في Transphorm ، Philip Zuk ، إن العملاء يطلبون حلولًا منخفضة التكلفة وعالية الأداء. خاصة عند مقارنة الحلول المنفصلة مع حلول النظام في الحزمة (SiP) التي توفر وحدة تحكم / برنامج تشغيل داخلي مدمج إما من خلال قالب متجانسة (الكل في واحد) أو تكوين قالب مختلط.

“يستفيد خيار تصميم السائق منخفض التكلفة من سهولة القيادة في منصة SuperGaN بنفس الطريقة التي يمكن لسائقي البوابة المعزولة المتميزين القيام بها. وقال فيليب إنه قادر على تحقيق كفاءات عالية تقارب 99٪ في مستويات الطاقة المنخفضة بالكيلوواط. “كون Transphorm GaN FETs يمكن أن يعمل مع أي سائق سيليكون ، فلا توجد في الواقع أي قواعد صارمة وسريعة على برامج تشغيل محددة لاستخدامها. كل ذلك يعتمد على القيمة المقترحة المطلوبة. نحن نختبر محركات مختلفة ونشارك النتائج التي توصلنا إليها لمساعدة العملاء على فهم ما هو ممكن مع منتجات GaN الخاصة بنا. الاختيار هو مجرد ميزة رئيسية واحدة تتيحها منصة GaN متعددة الاستخدامات “.

GaN FETs

نيتريد الغاليوم FETs عبارة عن أجهزة أشباه موصلات ذات فجوة نطاق واسعة تقدم العديد من المزايا مقارنة بالأجهزة التقليدية القائمة على السيليكون. تشمل هذه المزايا كفاءة أعلى وسرعات تحويل أسرع وكثافة طاقة أعلى. تقوم شركة Transphorm وشركات أخرى ، مثل Nexperia ، بتصنيع أجهزة الكود الكود التي يتم إيقاف تشغيلها بشكل طبيعي. الميزة الأساسية لاستراتيجية التكوين هذه هي محرك بوابة التوافق العكسي مع MOSFET من السيليكون.

06.15.2023

06.15.2023

06.12.2023

وفقًا لـ Transphorm ، فإن التكنولوجيا التي يتم إيقافها بشكل طبيعي بغض النظر عن كيفية تحقيقها (cascode أو e-mode) هي المعيار في تصميمات تحويل الطاقة. هذا التكوين مطلوب أثناء رفع الطاقة وإيقافها. أثناء مرحلة تشغيل الطاقة حيث تكون أجهزة التبديل منخفضة أو متوقفة عن التشغيل ، يكون وضع الإيقاف عادةً مسؤولاً عن منع جهد إدخال مرحلة (مراحل) الطاقة أثناء تشغيل المعالج و DSP والمحركات والمكونات الأخرى بالطاقة والاستيقاظ وبدء التحكم /عملية. أثناء إيقاف التشغيل عند إيقاف تشغيل نظام الطاقة ، يكون وضع إيقاف التشغيل عادةً مسؤولاً عن ضمان عدم قصر جهد الدخل على نفسه.

تطبيقات الطاقة المنخفضة

تطبيقات الطاقة المنخفضة والمتوسطة ، مثل محولات الطاقة وشواحن ألعاب الكمبيوتر المحمول وإمدادات طاقة الحوسبة ATX وإضاءة LED وشواحن المركبات ذات العجلات الثنائية والثلاثية حساسة للسعر. قد يؤدي استخدام برامج التشغيل المتميزة ذات الميزات القابلة للتكوين بدرجة عالية (على سبيل المثال: معدلات الجهد العالي للعزل (إشارات محرك التحكم إلى الإخراج) ، وأوقات تأخير الانتشار القصيرة ، وأوقات التشغيل / الإيقاف السريع ، والوقت النهائي القابل للبرمجة) إلى زيادة فاتورة المواد (BOM) ) التكلفة دون داع. يمنح استخدام GaN من Transphorm العملاء المرونة لاتخاذ خيار استراتيجي بناءً على متطلبات تصميم المنتج النهائي. عند إقرانها مع SuperGaN FETs ، فإن خيار السائق المتميز أو المجرد سيظل يحقق مخرجات عالية الأداء.

“هناك حديث عن أن السائقين المستقبليين سيكونون قادرين على ضبط تيار القيادة أثناء دورة التبديل ، مما يعني أنهم لن يحتاجوا بعد الآن إلى مقاومة بوابة. سيكون هذا تقدما مثيرا للاهتمام. عند استخدام جسر نصف جسر ، نقترح استخدام برنامج تشغيل مع التعشيق بحيث يكون هناك دائمًا تسلسل تبديل قبل إجراء الفاصل يمكنه التخفيف من أي تيار تبادل محتمل ناتج عن عطل في الأجهزة أو البرامج الثابتة. نوصي أيضًا أنه إذا كانت واجهات مجموعة برنامج التشغيل / FET مع العالم الخارجي ، مثل لوحة المفاتيح ستفعل ، فيجب استخدام برنامج تشغيل معزول. المرونة دائمًا أمر جيد للتطبيقات عالية الطاقة. لا تحتاج أجهزة GaN الخاصة بـ Transphorm’s GaN إلى تيار بوابة عالي. وهذا يعني أن الغالبية العظمى من برامج تشغيل البوابة المتاحة حاليًا يمكن أن تعمل مع أجهزة GaN الخاصة بـ Transphorm في تطبيقات طاقة أعلى ، “قال Philip.

وأضاف أنه من المهم التأكد من أن وظائف الحل مثل الوقت الميت وتأخير الانتشار يلبي متطلبات سرعة التبديل لظروف التشغيل المتوقعة.

اختبار نصف الجسر

DGD2304 هو محرك بوابة عالي الجهد / عالي السرعة تم بناؤه بواسطة Diodes Inc. ويستخدم لقيادة وضع تحسين N-channel السيليكون MOSFETs و IGBT في تكوين نصف جسر. يمكن للجانب العالي من DGD2304 الانتقال إلى 600 فولت عبر عملية التمهيد بسبب استخدام عمليات التصنيع ذات الجهد العالي. تتوافق المدخلات المنطقية في DGD2304 مع مستويات TTL و CMOS القياسية للتفاعل البسيط مع أجهزة التحكم. تم تصميم مخرجات محرك التخزين المؤقت للتيار العالي النبضة لتقليل التوصيل العرضي للسائق. يعمل وقت التوقف الداخلي بمعدل 100 نانوثانية على حماية وحدات MOSFET عالية الجهد من تبادل إطلاق النار.

تم اختبار سائق البوابة نصف الجسر مع TP65H070LSG FET من Transphorm’s 650 V ، 72 m ، PQFN88. إنه متوافق مع طبولوجيا الجسر مثل نصف الجسر الرنان ، وقطب الطوطم PFC ، وعاكس الموجة الجيبية ، و flyback النشط.

“نظرًا لكوننا موردًا واسع النطاق لأجهزة GaN ، فإن خيار التصميم هذا يضيف إلى تنوع التكنولوجيا لدينا ومرونتها. اليوم ، نقدم أجهزة PQFN منخفضة الطاقة في حزم الأداء الخاصة بنا وحزم الصناعة القياسية المتوافقة مع أجهزة الوضع الإلكتروني ، مما يجعلها خيارات استبدال سهلة الاستخدام. نحن نقدم أيضًا حزم SMD عالية الطاقة جنبًا إلى جنب مع حزم TO-xxx المتفوقة حرارياً والتي تقلل من الحاجة إلى التوازي. مرة أخرى ، كل هذا يؤدي إلى الاختيار على أساس الحاجة ، “قال فيليب.

تشير نتائج الاختبار إلى أن حل التشغيل منخفض التكلفة يعمل بشكل جيد في تبديل الترددات الأقل من أو يساوي 150 كيلو هرتز ، بغض النظر عما إذا كان يتم استخدام المبدد الحراري أو تبريد الهواء القسري. يمكن استخدامه في طوبولوجيا نصف الجسر ذات التبديل الثابت أو التبديل الناعم. عند دمجه مع جهاز TP65H070LSG ، يمكنه توفير كفاءة تصل إلى 99٪. ويمكن أن يكون السائق نفسه في حدود 3x إلى 4x أقل تكلفة من السائقين المعزولين المتميزين. لمزيد من المعلومات يرجى زيارة هذا الرابط.

Maurizio Di Paolo Emilio حاصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء ومهندس اتصالات. عمل في العديد من المشاريع الدولية في مجال أبحاث موجات الجاذبية ، وتصميم نظام التعويض الحراري (TCS) وأنظمة الحصول على البيانات والتحكم فيها ، وفي مشاريع أخرى حول الحزم الميكروية للأشعة السينية بالتعاون مع جامعة كولومبيا ، وأنظمة الجهد العالي وتقنيات الفضاء. للاتصالات والتحكم في المحركات مع ESA / INFN. تم تطبيق TCS على تجربتي Virgo و LIGO ، التي اكتشفت موجات الجاذبية لأول مرة وحصلت على جائزة نوبل في عام 2017. منذ عام 2007 ، كان مراجعًا للمنشورات العلمية للأكاديميين مثل مجلة Microelectronics Journal ومجلات IEEE. علاوة على ذلك ، فقد تعاون مع شركات صناعة إلكترونية مختلفة والعديد من المدونات والمجلات الإيطالية والإنجليزية ، مثل Electronics World و Elektor و Mouser و Automazione Industriale و Electronic Design و All About Circuits و Fare Elettronica و Elettronica Oggi و PCB Magazine ، كاتب / محرر تقني متخصص في عدة مواضيع في الإلكترونيات والتكنولوجيا. من عام 2015 إلى عام 2018 ، كان رئيس تحرير Firmware و Elettronica Open Source ، وهما مدونات ومجلات تقنية لصناعة الإلكترونيات. شارك في العديد من المؤتمرات كمتحدث في الكلمات الأساسية لموضوعات مختلفة مثل الأشعة السينية وتقنيات الفضاء وإمدادات الطاقة. يستمتع موريزيو بكتابة وإخبار القصص حول إلكترونيات الطاقة وأشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة والسيارات وإنترنت الأشياء والمدمجة والطاقة والحوسبة الكمومية. ماوريتسيو هو محرر محتوى في AspenCore منذ عام 2019. وهو حاليًا رئيس تحرير Power Electronics News و EEWeb ومراسلًا لـ EE Times. وهو مضيف برنامج PowerUP ، وهو بودكاست حول إلكترونيات الطاقة ، ومروج ومنظم مؤتمر PowerUP الافتراضي ، وهو قمة يتحدث فيها المتحدثون الرائعون كل عام عن اتجاهات تصميم إلكترونيات الطاقة. علاوة على ذلك ، فقد ساهم في عدد من المقالات التقنية والعلمية بالإضافة إلى عدد من كتب Springer حول حصاد الطاقة وأنظمة الحصول على البيانات والتحكم فيها.