Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Nowe prostowniki mocy SiGe od NXP

ghost666 04 Paź 2020 13:57 483 0
  • Nowe prostowniki mocy SiGe od NXP
    Nexperia opracowała nową gamę rozwiązań GaN FET wykorzystujących technologię nowej generacji wysokiego napięcia GaN HEMT H2. Układy dostępne są w obudowach TO-247 i opatentowanym pakiecie CCPAK do montażu powierzchniowego. Przeznaczone są głównie do zastosowań motoryzacyjnych, stacji 5G i centrów danych.

    Nexperia zaprezentowała nowe rozwiązania dla prostowników krzemowo-germanowych (SiGe) o napięciach wstecznych do 120 V, 150 V lub 200 V, które łączą w sobie wysoką sprawność, porównywalną do swoich odpowiedników w postaci diod Schottkiego, ze stabilnością termiczną szybkich diod prostowniczych. Nowe urządzenia oferują wysoką sprawność dzięki niskiej rezystancji w stanie włączenia i upraszczają projektowanie dzięki kaskadowej konfiguracji, która eliminuje potrzebę stosowania skomplikowanych sterowników i elementów sterujących.

    „Znajdujemy pewne zainteresowanie ze strony sektora zasilaczy montowanych w szafach serwera telekomunikacyjnego. Także w przypadku 5G i farm danych, które potrzebują wyższej sprawności, większej nawet niż 90% we wszystkich zakresach mocy. I właśnie tam znajdujemy największe zapotrzebowanie na nasze produkty” powiedział Michael LeGoff, dyrektor generalny Nexperii.

    Producenci samochodów i projektanci innych systemów tworzą systemy pracujące w wyższych temperaturach. Coraz bardziej dążą oni do zwiększania sprawności układów - czy to z powodów miniaturyzacji, zwiększania wydajności, przepisów czy innych przyczyn. Nowe prostowniki 1-3 A SiGe, przeznaczone są dla rynków motoryzacyjnych, infrastruktury komunikacyjnej i serwerów. Są one szczególnie przydatne w zastosowaniach wysokotemperaturowych, takich jak oświetlenie LED, jednostki sterujące silnikami czy wtrysk paliwa.

    W takiej sytuacji typowy projektant użyłby diod Schottkiego, ponieważ są one bardzo sprawne energetycznie - mają niski spadek napięcie w kierunku przewodzenia i przełączają się bardzo szybko. Nie nadają się one jednakże do tak dużych prądów. Co więcej, nie są one tak łatwe do znalezienia dla napięć rzędu około 150 V czy 200 V, ponieważ stają się mniej nieefektywne i nie są dostatecznie stabilne termicznie - mają tendencję do efektu zwanego ucieczką termiczną. Dzieje się to gdy pracują w bardzo wysokich temperaturach. Jest to powód, dla którego często w zastosowaniach wysokotemperaturowych, które są bardzo wrażliwe na prąd upływu, projektanci używają prostowników z klasycznym złączem PN, które nie są tak sprawne (w tym sensie, że mają bardzo wysokie napięcie przewodzenia i wysokie straty), ale nie są narażone na ucieczkę termiczną.

    „Wierzymy, że prostowniki krzemowo-germanowe mogą łączyć w sobie to, co najlepsze z obu światów, ponieważ oferują niskie Vf, tak jak dioda Schottkiego, i stabilność termiczną prostownika PN” mówi Jan Fischer, menedżer produktu w Nexperia.

    Rozwiązania GaN od Nexperia

    Tranzystory GaN są znacznie szybsze i mniejsze niż krzemowe tranzystory MOSFET. Wydajność elementów GaN pokazuje, że sprawność uległa poprawie, prowadząc do powstania kilku nowych aplikacji, które nie były możliwe w przypadku technologii krzemowej.

    Nowa technologia GaN wykorzystuje przelotki prowadzące przez warstwę epitaksjalną, co pozwoliło zredukować ilość defektów, a także rozmiar elementu o około 24%. RDS(on) takiego elementu zredukowany został do zaledwie 41 mΩ (maks., 35 mΩ typ. W temp. 25°C) w tradycyjnym TO-247. Redukcja pójdzie dalej, aż do 39 mΩ (maks. 33 mΩ typ. w 25°C) w przypadku wersji do montażu powierzchniowego w obudowie CCPAK. Ponieważ elementy te są zaprojektowane jako urządzenia kaskadowe, są również łatwe w wysterowaniu przy użyciu standardowych sterowników dla krzemowych MOSFETów. Wersja do montażu powierzchniowego CCPAK, GAN039, będzie kwalifikować się do AEC-Q101 do zastosowań motoryzacyjnych.

    Jak mówi Michael LeGoff „pozwala nam to również poprawić poziomy RDS(on) przy użyciu tej samej konfiguracji kaskadowej. Charakterystyka dynamiczna poprawia się o około 15%. Dwa produkty w tej technologii dostarczane są w obudowie TO247, która zapewnia około 41 mΩ RDS(on), również będziemy wypuszczać ten sam układ w naszej obudowie SMD – CCPAK - zarówno w opcji chłodzenia od góry, jak i od dołu. CCPAK będzie tym, co uważamy za wiodące w branży urządzenie do montażu powierzchniowego”.

    Obudowa CCPAK wykorzystuje innowacyjną i sprawdzoną technologię pakietów z miedzianymi połączeniami wewnętrznymi. Zmniejsza to straty pasożytnicze, optymalizuje sprawność elektryczną i poprawiając charakterystykę termiczną, a także poprawia niezawodność. Pozwala uzyskać trzy razy niższe indukcyjności pasożytnicze i w konsekwencji uzyskać niższych strat podczas przełączania i zredukować poziom EMI.

    Mieszanka SiGe

    Prostowniki z stopu krzemu z germanem (SiGe) łączą w sobie sprawność prostowników Schottkigo ze stabilnością termiczną szybkich diod prostowniczych. Umożliwia to inżynierom optymalizację ich projektów zasilania w zakresie systemów 100..200 V w celu uzyskania wyższej sprawności. W przypadku wielu projektów obwodów głównymi wyzwaniami jest integracja większej liczby funkcji w mniejszej przestrzeni. Wszystko sprowadza się do miniaturyzacja systemu. Prostowniki SiGe to idealne rozwiązanie, zapewniające korzyści w postaci wysokiej sprawności, łatwości projektowania termicznego i niewielkich rozmiarów.

    Urządzenia przeznaczone są do zastosowań w branży motoryzacyjnej, na rynkach serwerowych oraz w infrastrukturze komunikacyjnej, oferując bezpieczną pracę do 175°C. SiGe ma mniejsze pasmo, wyższą częstotliwość przełączania i większą ruchliwość elektronów niż dla krzemu, oferując lepsze właściwości przełączania przy wysokich częstotliwościach. Nexperia opracowała kilka opatentowanych procesów, które spełniają pozornie sprzeczne wymagania dotyczące wysokiej wydajności i pracy w wysokich temperaturach (patrz rysunki 2 i 3).

    Nowe prostowniki mocy SiGe od NXP
    Rys.2. Uproszczony schemat struktury wewnętrznej prostowników SiGe od Nexperi.


    Nowe prostowniki mocy SiGe od NXP
    Rys.3. Prąd upływu w funkcji temperatury prostownika Schottky'ego i SiGe. Ucieczka termiczna występuje, gdy wzrost prądu upływu staje się superwykładniczy.


    Aby jeszcze bardziej poprawić sprawność energetyczną, rozwiązania oferowane przez firmę Nexperia są umieszczone w dwupinowych obudowach FlatPower (CFP) (CFP3 i CFP5), które z kolei zapewniają doskonałe odprowadzanie ciepła. Pozwala to również na kompatybilność pinową dla prostowników Schottkiego i prostowników opartych na szybkich diodach.

    Urządzenia SiGe charakteryzują się niskim prądem upływu (około 1 nA) przy zmniejszonych stratach przewodzenia, co skutkuje wyższą sprawnością różnych zastosowaniach. W przybliżeniu można się spodziewać wzrostu wydajności o 5..10% przy takiej samej stabilności termicznej, jak w przypadku najlepszych szybkich diod prostowniczych, jak wskazuje Fischer.

    Wszystkie omawiane układy mają certyfikat zgodności z AEC-Q101 do użytku w motoryzacji - przechodzą testy AEC-Q101, zgodnie z wymaganiami szeregu producentów samochodów. Inne ważne zastosowania obejmują oświetlenie LED i infrastrukturę komunikacyjną.

    Źródło: https://www.eeweb.com/650-v-gan-sige-rectifiers-mix/

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 10009 postów o ocenie 8268, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • MetalworkMetalwork