Dans le monde électronique d'aujourd'hui, les convertisseurs de puissance sont nécessaires pour les appareils médicaux, les chargeurs de téléphones cellulaires et d'ordinateurs portables, les alimentations auxiliaires.tensions d'entrée variables, et les protocoles de charge intelligents compliquent tous les conceptions de puissance et de convertisseur et nécessitent une plus grande efficacité énergétique.
Au cours de la dernière décennie, de nouvelles technologies de commutation utilisant des circuits intégrés (CI) sur puce au nitrure de gallium (GaN) ont émergé.Les concepteurs de convertisseurs de puissance doivent donc faire face à des défis et à des solutions..
Les semi-conducteurs GaN ont une bande passante très large; à 3,4 eV, la bande passante est plus de trois fois celle d'un semi-conducteur au silicium.Les semi-conducteurs GaN peuvent fonctionner à des tensions et des températures plus élevées jusqu'à + 400 ° C, ce qui les rend adaptés à des applications de plus grande puissance, à des fréquences plus élevées et dans les applications de radiofréquence (RF) et 5G.
Dans les applications de convertisseur de puissance, le circuit intégré GaN optimise les pertes liées aux transistors telles que l'impédance en série (RDS (ON) et la capacité parallèle (COSS) dans une dimension globale plus petite que le circuit intégré en silicium.Dans la même empreinte que le CI en siliciumCette fonctionnalité permet aux concepteurs de réduire ou d'éliminer les radiateurs volumineux.
Cependant, le contrôle des transistors GaN peut être lourd. The ability of this type of transistor to withstand high frequencies means that the control driver must be physically close to this transistor in order to eliminate delays and effectively reduce the switching speed of this transistor to avoid unnecessary electromagnetic interference (EMI). Power converter designers using GaN eliminate these challenges by using a single device that combines a high voltage power switch for the primary side (input) with a control IC for the secondary side (output) and a feedback circuit.
Caractéristiques détaillées du fonctionnement du commutateur
Power Integrations utilise ses produits PopwiGaNTM Technical InnoSwitch3 et a développé plusieurs séries de tels dispositifs d'emballage. InnoSwitch3-CP series transfer switch IC (Figure 1) uses a quasi-resonant (QR) anti-excitation controller to provide a constant voltage (CV)/constant current (CC) output to achieve a constant power (CP) curve.
Les côtés primaire et secondaire de ce CI sont isolés électriquement,mais la tension de sortie et les informations de courant sont transmises du contrôleur secondaire au contrôleur primaire par couplage inductifLa technologie de communication FluxLink fournit des informations rapides et précises pour une réponse transitoire à charge rapide et des fréquences de commutation jusqu'à 70 kHz.
Innovations en énergie InnoSwitch3-CP série Commutateur de commutation IC
Figure 1: Les contrôleurs primaires et secondaires des circuits intégrés de commutation de transfert de la série InnoSwitch3-CP sont isolés électriquement, mais la rétroaction peut être partagée via une liaison de flux (ligne pointillée).Innovation dans le secteur de l'énergie)
Les circuits intégrés de la série InnoSwitch3-CP gèrent une puissance de 50 W à 100 W sans avoir besoin d'un dissipateur de chaleur, ce qui réduit le volume total de l'alimentation électrique.Ces composants ont une tension de fonctionnement continue nominale de 650 V mais peuvent résister à des surtensions allant jusqu'à 750 V.
Pour les sources d'alimentation utilisant des circuits intégrés de la série InnoSwitch3-CP, l'efficacité énergétique est atteinte à 94% dans la plage de charge admissible, tandis que les commutateurs à base de silicium sont efficaces à environ 90%.La série InnoSwitch3-CP est non seulement économe en énergie, mais aussi extrêmement faible en consommation d'énergie (moins de 30 mW), ce qui contribue à respecter les réglementations mondiales en matière d'efficacité énergétique.
Pour assurer la sécurité et prolonger la durée de vie des composants, les circuits intégrés de la série InnoSwitch3-CP offrent une isolation galvanique améliorée de 4000 VAC entre les côtés primaire et secondaire,est conforme à l'exigence des laboratoires de souscripteurs (UL) 1577, et chaque unité passe le test HIPOT. Autres fonctions de sécurité comprennent la détection et la réponse aux transistors à effet de champ du rectificateur synchrone (SR FET) circuit ouvert de porte,sous-tension ou surtension de la ligne d'entréeLe contrôleur IC limite également le surcourant et s'éteint avant qu'il ne surchauffe.
Les circuits intégrés de la série InnoSwitch3-EP (figure 2) sont similaires aux circuits intégrés de la série InnoSwitch3-CP. Ces circuits intégrés ne sont pas optimisés pour une seule puissance constante,mais utiliser la technologie de régulation secondaire pondérée (SSR) pour faire la moyenne des tensions de sortie de plusieurs canaux en signaux de contrôle.