TI переходит на полевые транзисторы на основе GaN, чтобы сократить пространство на плате и повысить удельную мощность электромобилей

Говорят, что новое семейство полевых транзисторов на основе GaN, которое включает в себя интегрированный драйвер затвора, удвоит удельную мощность бортовых зарядных устройств и промышленных источников питания.

Между усилиями по созданию полностью электрических автомобилей и полностью автономных автомобилей сегодня автомобили интегрируются с большим количеством электрических систем, чем когда-либо прежде. С этим спросом у инженеров-электриков возникает потребность в разработке новых конструкций, которые были бы технологически и экономически осуществимы.

С точки зрения электричества, одна из самых больших проблем в автомобильном дизайне - это создание легких и компактных систем, которые не влияют на производительность автомобиля, а также уделяют первостепенное внимание устойчивости к высоким напряжениям.

Решением, к которому обратились многие производители, являются полевые транзисторы из нитрида галлия (GaN), полупроводник с широкой запрещенной зоной, который позволяет силовой электронике выдерживать чрезвычайно высокие напряжения.

Новое семейство GaN полевых транзисторов TI

Texas Instruments - одна из таких компаний, занимающихся электрификацией автомобилей. На этой неделе компания попала в заголовки новостей о выпуске нового семейства транзисторов GaN, предназначенных для уменьшения пространства на плате и повышения энергоэффективности в автомобильных электрических системах.

Новые компоненты, а именно LMG3525R030-Q1 и LMG3425R030, представляют собой новые GaN полевые транзисторы на 650 В и 600 В соответственно. Каждое из этих устройств предлагает разные преимущества, но оба выигрывают от расширенной функциональности на устройстве за счет встроенного драйвера затвора 2,2-МГц.

Уникально то, что эти микросхемы также предлагают так называемый «режим идеальных диодов», режим, в котором устройство снижает потери в третьем квадранте, обеспечивая контроль мертвого времени.

Что особенного в этих устройствах?

Сообщается, что за счет интеграции драйвера на кристалле LMG3525R030-Q1 уменьшает размер встроенных зарядных устройств для электромобилей и преобразователей постоянного тока в постоянный на целых 50% по сравнению с существующими решениями SiC. Здесь есть надежда, что экономия места на плате позволит инженерам увеличить диапазон батарей, повысить надежность системы и снизить стоимость проектирования. Согласно TI, такая интеграция может помочь инженерам исключить более 10 компонентов, которые обычно требуются для дискретных решений.

TI заявляет, что в LMG3425R030 используется встроенный драйвер затвора, позволяющий вдвое увеличить выходную мощность, следовательно, удвоить удельную мощность по сравнению с кремниевыми МОП-транзисторами. Согласно пресс-релизу, компания также может похвастаться чрезвычайно низкими потерями в устройстве, что обеспечивает КПД до 99% в приложениях для подачи переменного / постоянного тока.

Исторически сложилось так, что при разработке полевых транзисторов на основе GaN инженеры сталкивались с заметным компромиссом между скоростью переключения и потерями мощности. Эти новые GaN полевые транзисторы однозначно избегают этого за счет использования того, что TI называет «идеальным диодным режимом», который направлен на снижение потерь в третьем квадранте до 66% по сравнению с дискретными полевыми транзисторами из GaN и SiC.

Электрическое будущее

TI надеется, что ее новые полевые транзисторы на основе GaN привнесут инновации в индустрию электромобилей. Благодаря интеграции встроенного драйвера и предложению новых функций, таких как режим идеального диода, новое семейство полевых транзисторов на основе GaN выглядит полезным для минимизации места на плате и экономии энергии, что является двумя ключевыми факторами при проектировании электромобилей.

Стив Ламбаус, вице-президент TI по ​​высоковольтному питанию, говорит: «Промышленные и автомобильные приложения все чаще требуют больше энергии при меньшем пространстве, и проектировщики должны создавать проверенные системы управления питанием, которые надежно работают в течение длительного срока службы конечного оборудования».

Он продолжает: «Опираясь на более чем 40 миллионов часов надежности устройств и более 5 ГВт-ч тестирования приложений для преобразования энергии, технология TI GaN обеспечивает надежность на протяжении всего срока службы, которая требуется инженерам на любом рынке».