I più recenti circuiti integrati GaN garantiscono maggiore velocità, efficienza e densità di potenza

Apr 08, 2024

Grazie all'elevata velocità di commutazione, alla buona conduttività termica e alla bassa resistenza nello stato On, la tecnologia del nitruro di gallio (GaN) ha guadagnato terreno nel settore dei semiconduttori di potenza. Le aziende di semiconduttori continuano a sfruttare la tecnologia GaN per produrre dispositivi di potenza efficienti adatti all’uso in un’ampia gamma di applicazioni.

In questo articolo raccogliamo l'ultima raccolta di dispositivi GaN recentemente introdotti sul mercato.

Da parte sua, STMicroelectronics (ST) ha introdotto due convertitori di potenza ad alta tensione VIPerGaN: il VIPerGaN100 e il VIPerGaN65. La famiglia di convertitori di potenza VIPerGaN integra un transistor ad alta mobilità elettronica (HEMT) e un controller avanzato del modulatore di larghezza di impulso (PWM) per ottenere una maggiore densità di potenza, una maggiore efficienza e dimensioni e costi ridotti del PCB

La ST afferma che questi nuovi dispositivi mirano a soddisfare i requisiti di progettazione dei convertitori flyback quasi risonanti (QR) di media potenza a interruttore singolo. Il VIPerGaN100 soddisfa i requisiti dei convertitori flyback con una potenza di uscita di 100 W, mentre il VIPerGaN65 è prodotto specificamente per i convertitori flyback con una potenza di uscita di 65 W.

I dispositivi VIPerGaN incorporano un transistor di potenza GaN in modalità potenziamento da 650 V e supportano il funzionamento in modalità quasi risonante. La combinazione di modalità quasi risonante, supporto per il tempo di cancellazione dinamica e supporto per la sincronizzazione Valley si combinano per ridurre la perdita di commutazione. Queste caratteristiche aumentano anche l’efficienza complessiva in tutte le condizioni di linea di ingresso e di carico, afferma l’azienda.

Secondo la ST, i convertitori di potenza sono ottimizzati per garantire affidabilità e protezione elevate poiché sono dotati di robusti meccanismi di sicurezza e protezione che includono protezione da sovratensione, protezione da sovratemperatura (OTP), protezione da sovraccarico (OLP), protezione da assorbimento/disinserimento e così via.

I due dispositivi sono offerti in contenitori QFN da 5 mm × 6 mm. Le applicazioni target per questi convertitori ad alta tensione includono alimentatori a modalità commutata (SMPS) per caricabatterie USB-PD, controller per edifici intelligenti, elettrodomestici, climatizzazione, misurazione intelligente, illuminazione e altre applicazioni industriali

Nel frattempo, la ST afferma che i convertitori di potenza sono ecologici perché sono realizzati per soddisfare le specifiche di risparmio energetico globale e zero emissioni nette di carbonio. Maggiori informazioni sono disponibili nelle schede tecniche di VIPerGaN100 e VIPerGaN65.

Cercando di consentire una conversione di potenza senza soluzione di continuità nelle applicazioni di alimentazione DC-DC, EPC ha annunciato una coppia di dispositivi IC dello stadio di potenza basati su GaN per il suo portafoglio di circuiti integrati ePower Stage. I dispositivi includono un'interfaccia logica di ingresso, spostamento di livello, carica bootstrap e circuiti buffer di comando del gate. Sono inclusi anche i transistor ad effetto di campo (FET) in uscita basati su GaN.

L'azienda afferma che il circuito integrato dello stadio di potenza integrato consente ai progettisti di realizzare layout e progetti semplici di dispositivi e soluzioni di potenza robusti. Aiuta anche a risparmiare spazio sul PCB e ad aumentare l'efficienza e le prestazioni complessive.

EPC afferma che i suoi EPC23103 ed EPC23104 sono stati progettati per aumentare la densità di potenza semplificando al tempo stesso i progetti per i diversi requisiti di alimentazione nei data center, negli azionamenti dei motori e negli amplificatori audio di classe D.

I nuovi circuiti integrati dello stadio di potenza comprendono un gate driver a mezzo ponte integrato con FET interni high-side e low-side. Secondo l'azienda, i FET sono integrati con il gate driver half-bridge utilizzando la tecnologia GaN IC proprietaria interna dell'azienda.

I dispositivi vantano una bassa resistenza. Pertanto, l'EPC23103 ha una resistenza di attivazione drain-source di 7,6 mΩ sui FET high-side e low-side mentre l'EPC23104 ha una resistenza di drain-source di 11 mΩ sui FET high-side e low-side.

La bassa resistenza garantisce un'elevata velocità di commutazione. Sebbene i due dispositivi supportino una tensione di ingresso massima di 100 V e possano essere utilizzati comodamente con una tensione minima di 80 V, l'EPC23103 ha una corrente di carico dello stadio di potenza di 25 A mentre l'EPC23104 ha una corrente di carico dello stadio di potenza di 15 A.

I dispositivi sono confezionati in un contenitore QFN da 3,5 mm × 5 mm. Il packaging QFN termicamente migliorato del dispositivo consente una bassa resistenza termica dalla giunzione al dissipatore di calore sul lato superiore. Maggiori informazioni sono disponibili nelle schede tecniche di EPC23103 e EPC23104.