مدارهای یکپارچه گالیوم نیترید می توانند بهره وری برق را بهبود بخشند

در دنیای الکترونیک امروز، برای همه چیز از دستگاه های پزشکی، شارژر های تلفن و لپ تاپ، تا منابع برق کمکی، تبدیل کننده های قدرت مورد نیاز هستند.مدیریت حرارتی، ولتاژ ورودی متغیر و پروتکل های شارژ هوشمند طراحی منابع برق و کنورترها را پیچیده تر کرده اند و در عین حال خواسته های بیشتری در مورد بهره وری انرژی دارند.

در دهه گذشته، فناوری های جدید سوئیچ با استفاده از مدارهای یکپارچه گالیوم نیترید (GaN) در تراشه ها ظهور کرده اند. ویژگی های مدارهای گالیوم نیترید در سطح اتمی متفاوت است.بنابراین طراحان کنورتر قدرت با چالش ها و راه حل ها روبرو هستند.

نیمه هادی های GaN دارای یک باندگاپ گسترده هستند؛ در 3.4 eV، باندگاپ آن بیش از سه برابر نیمه هادی های سیلیکون است. مانند سایر مواد باندگاپ گسترده،نیمه هادی های GaN قادر به کار در ولتاژ های بالاتر و دمای تا + 400 ° C هستند، که آنها را برای برنامه های کاربردی با قدرت بالاتر و همچنین در فرکانس های بالاتر کار می کنند، که آنها را برای برنامه های فرکانس رادیویی (RF) و 5G مناسب می کند.

در مقایسه با سیلیکون IC،مدارهای یکپارچه GaN از دست دادن های مربوط به ترانزیستور مانند مقاومت سری (RDS (ON)) و ظرفیت موازی (COSS) را با ابعاد خارجی کوچکتر در برنامه های تبدیل قدرت بهینه می کنند. در همان اثر سیلیکون IC ها ، GaN IC ها نه تنها می توانند فرکانس های بالاتر را مدیریت کنند بلکه گرما کمتری تولید می کنند. این ویژگی به طراحان اجازه می دهد تا بخار های گرما بزرگ را کوچک یا از بین ببرند.

با این حال، کنترل ترانزیستورهای GaN ممکن است چالش برانگیز باشد. این نوع ترانزیستور می تواند با فرکانس های بالا مقاومت کند،به این معنی که درایور کنترل باید به طور فیزیکی در نزدیکی ترانزیستور قرار گیرد تا تاخیر را از بین ببرد و سرعت سوئیچ ترانزیستور را به طور موثر کاهش دهد.از تداخلات الکترومغناطیسی غیرضروری (EMI) جلوگیری می کند. Designers of power converters using GaN eliminate these challenges by using a single device that combines a high-voltage power switch for the primary side (input) and a control IC and feedback circuit for the secondary side (output).

ویژگی های دقیق عملکرد سوئیچ
شرکت پاور اینتگریشنز از تکنولوژی PowiGaN TM InnoSwitch 3 استفاده می کند و چندین سری از این دستگاه های بسته بندی شده را توسعه داده است. the InnoSwitch 3-CP series conversion switch IC (Figure 1) uses a quasi resonant (QR) flyback controller to provide constant voltage (CV)/constant current (CC) outputs to achieve a constant power (CP) curve.

طرف های اصلی و ثانویه IC از نظر الکتریکی جدا شده اند.اما ولتاژ خروجی و اطلاعات فعلی از کنترل کننده ثانویه به کنترل کننده اصلی از طریق اتصال تحرک منتقل می شودفن آوری ارتباطات FluxLink می تواند به سرعت اطلاعات دقیقی را برای دستیابی به پاسخ سریع بار گذرا و فرکانس های سوئیچ تا 70 kHz ارائه دهد.