Os CIs GaN mais recentes proporcionam mais velocidade, eficiência e densidade de potência

Apr 08, 2024

Graças à sua rápida velocidade de comutação, boa condutividade térmica e baixa resistência, a tecnologia de nitreto de gálio (GaN) ganhou força na indústria de semicondutores de potência. As empresas de semicondutores continuam a aproveitar a tecnologia GaN para fabricar dispositivos de energia eficientes, adequados para uso em uma ampla gama de aplicações.

Neste artigo, reunimos a última safra de dispositivos GaN que foram recentemente introduzidos no mercado.

Por sua vez, a STMicroelectronics (ST) introduziu dois conversores de potência de alta tensão VIPerGaN, nomeadamente: o VIPerGaN100 e o VIPerGaN65. A família VIPerGaN de conversores de potência integra transistor de alta mobilidade eletrônica (HEMT) e controlador avançado de modulador de largura de pulso (PWM) para obter maior densidade de potência, maior eficiência e tamanho e custo de PCB reduzidos

ST afirma que esses novos dispositivos têm como objetivo atender aos requisitos de projeto de conversores flyback quase-ressonantes (QR) de média potência e interruptor único. O VIPerGaN100 atende aos requisitos de conversores flyback com potência de saída de 100 W, enquanto o VIPerGaN65 é fabricado especificamente para conversores flyback com potência de saída de 65 W.

Os dispositivos VIPerGaN incorporam um transistor de potência GaN de modo de aprimoramento de 650 V e suportam operação em modo quase ressonante. A combinação de modo quase ressonante, suporte para tempo de supressão dinâmico e suporte para sincronização de vale se combinam para reduzir a perda de comutação. Esses recursos também aumentam a eficiência geral em todas as condições de linha de entrada e carga, afirma a empresa.

De acordo com a ST, os conversores de energia são otimizados para alta confiabilidade e proteção, pois apresentam mecanismos robustos de segurança e proteção que incluem proteção contra sobretensão, proteção contra sobretemperatura (OTP), proteção contra sobrecarga (OLP), proteção contra brown-in/out e assim por diante.

Os dois dispositivos são oferecidos em pacotes QFN de 5 mm × 6 mm. As aplicações alvo para esses conversores de alta tensão incluem fontes de alimentação comutadas (SMPS) para carregadores USB-PD, controladores de edifícios inteligentes, eletrodomésticos, ar condicionado, medição inteligente, iluminação e outras aplicações industriais.

Enquanto isso, ST afirma que os conversores de energia são ecologicamente corretos porque são fabricados para atender às especificações de economia global de energia e emissões líquidas zero de carbono. Mais informações estão disponíveis nas fichas técnicas do VIPerGaN100 e VIPerGaN65.

Procurando permitir a conversão perfeita de energia em aplicações de energia DC-DC, a EPC anunciou um par de dispositivos IC de estágio de energia baseados em GaN para seu portfólio ePower Stage IC. Os dispositivos de recursos incluem uma interface lógica de entrada, mudança de nível, carregamento de bootstrap e circuitos de buffer de acionamento de portão. Também estão incluídos transistores de efeito de campo de saída baseados em GaN (FETs).

A empresa afirma que o IC de estágio de potência integrado permite que os projetistas façam layouts e projetos fáceis de dispositivos e soluções de energia robustos. Também ajuda a economizar espaço no PCB e aumentar a eficiência e o desempenho geral.

A EPC afirma que seu EPC23103 e EPC23104 foram projetados para aumentar a densidade de potência e, ao mesmo tempo, simplificar projetos para diferentes requisitos de energia em data centers, drives de motor, bem como amplificadores de áudio classe D.

Os novos ICs do estágio de potência compreendem um driver de porta de meia ponte integrado com FETs internos do lado alto e do lado baixo. De acordo com a empresa, os FETs são integrados ao driver de meia ponte, empregando a tecnologia GaN IC proprietária da empresa.

Os dispositivos apresentam baixa resistência. Como tal, o EPC23103 tem uma resistência de fonte de drenagem de 7,6 mΩ nos FETs do lado alto e do lado baixo, enquanto o EPC23104 tem uma resistência de fonte de drenagem de 11 mΩ nos FETs do lado alto e do lado baixo.

A baixa resistência garante velocidade de comutação rápida. Embora os dois dispositivos suportem uma tensão de entrada máxima de 100 V e possam ser operados confortavelmente com uma tensão mínima de 80 V, o EPC23103 possui uma corrente de carga do estágio de potência de 25 A, enquanto o EPC23104 possui uma corrente de carga do estágio de potência de 15 A.

Os dispositivos são embalados em um pacote QFN de 3,5 mm × 5 mm. A embalagem QFN termicamente aprimorada do dispositivo permite baixa resistência térmica desde a junção até o dissipador de calor superior. Mais informações podem ser encontradas nas fichas técnicas do EPC23103 e do EPC23104.