التجميع النهائي ، EMC شاشة رفعت جزئيا
البديل هو إبطاء التشغيل حتى تتلاشى مزايا GaN ، أو المخاطرة بالمتانة لأن التجاوز الفائق السرعة وغير المرئي يؤدي إلى تدمير دوائر السائق أو التبديل الترانزستور، مؤسس الشركة والرئيس التنفيذي Rob Gwynne لـ Electronics Weekly.
يجادل بأن الأمر يستحق الحصول على أفضل النتائج من GaN ، لأنه يمكن أن يقلل من حجم VFD (محرك التردد المتغير) لمحرك 10 حصان ، على سبيل المثال ، من 20 لترًا IGBT تصميم أقل من لتر لتصميم GaN بسرعة 2 ميجاهرتز - صغير بما يكفي ليتم دمجه في المحرك.
التركيز على مرحلة واحدة و ثلاث مراحل تم إعداد QPT لإنشاء وحدات لمصادر الطاقة المستندة إلى GaN والتي تنفذ كل تصميم RF ، مما يسمح لمصممي إمدادات الطاقة ذوي الخبرة بعمل تصميمات عالية الأداء تعتمد على GaN دون خبرة RF أو الميكروويف ، وبدون شراء أجهزة جيجاهرتز. هذا مشابه للطريقة التي يتم بها استخدام نظام وحدة المعالجة المركزية على الوحدات لتسهيل تصميم المنتجات الرقمية.
باستخدام وحدة الترانزستور + المشغل أولاً ، فهو تصميم معزول مصمم للعمل على روابط تيار مستمر حتى 540 فولت.
مع التبديل 2 ميجاهرتز ، تأتي انتقالات عالية بشكل غير عادي في الوضع المشترك على محرك البوابة عالية الجانب ، خاصة وأن الترانزستور يتبدل في 1 - 1.5 نانوثانية في تصميم QPT.
قال جوين: "التبديل 540 فولت في 1.5 ثانية سوف يمر على الرغم من سعة معظم محولات القيادة ويدمر السائق". "محول الترددات الراديوية الخاص بنا ، الذي حصلنا على براءة اختراعه ، لديه محاثة تسرب منخفضة للغاية ، وسعة طفيلية منخفضة بشكل لا يقاس بين اللفات ، ويمكنه تحمل 600-700 فولت / ثانية ، لا توجد مشكلة."
تم تصميم وحدة التبديل لاستخدامها في الجانب العلوي أو المنخفض من نصف الجسر - أي ستة في جسر ثلاثي الطور.
في الداخل ، يكون ترانزستور تحويل الطاقة 650 فولت من أنظمة GaN وترانزستورات 3GHz GaN المسبقة التشغيل من EPC ، مع العديد من الإشارات التي تنتقل عبر خطوط نقل مطابقة للمقاومة.
يتم تنفيذ الكثير من دارات الدعم في الوحدة النمطية في مكونات منفصلة في وحدة الجيل الأول هذه - إثبات المفهوم كما يصفها جوين - والتي تقيس حوالي 30 × 30 × 25 مم. سيقلص Gen2 هذا إلى 20x20x6mm تقريبًا عندما يقوم ASIC ، الموجود بالفعل في خط الأنابيب ، بمسح العديد من المكونات المنفصلة.
قال جوين إن تأخير الانتشار من المدخلات إلى المخرجات هو 3 نانوثانية - أسرع من منطق TTL ، أثناء تبديل مئات الفولتات ، "مع التشتت المقاس بالبكو ثانية" ، مضيفًا أن النطاق الميت المطلوب بين مدخلات PWM العلوية والسفلية هو فقط بضع نانو ثانية.
كما هو مذكور أعلاه ، هذا مخصص لوحدات PSU ذات التبديل الثابت - أحد الوعود الأصلية لـ GaN هو أنه يمكن أن يتطابق مع الكفاءة العالية في التسعينيات لتصميمات السيليكون المعقدة ذات التبديل الناعم عند ترددات أعلى بكثير - وبالتالي في حاويات أصغر بكثير مثل المحاثات و المكثفات يتقلص مع زيادة التردد.
ومع ذلك ، مع التبديل الثابت بالنانو ثانية ، تأتي مشكلة EMC الرهيبة المحتملة ، وهذا هو السبب في أن QPT تقدم أيضًا وحدات تصفية مدخلات ومخرجات متخصصة.
بأخذ مرشح الإخراج لكل نصف جسر كمثال ، فإن هدف Gwynne هو التحكم في جميع الترددات التي لا يمكن التعامل معها من قبل مصمم السيليكون PSU ذي الخبرة باستخدام Ls و C التقليدية - من GHz إلى حوالي 10MHz.
"هذا مرشح طاقة ميكروويف رائع جدًا ،" قال. "إنه خاص جدًا وكان من الصعب تصميمه ، لكن تكلفته لكل وحدة في التصنيع منخفضة." تحتل ~ 1 سم3 ويحتاج إلى أن يتم تركيبه على ثنائي الفينيل متعدد الكلور الإضافي (ثنائي الفينيل متعدد الكلور مرئي فقط الصورة العلوية).
سيقوم مصمم PSU بعد ذلك بإنشاء مرشح LC الخارجي الذي سيتعامل مع بقية EMC (يمثله المربع الرمادي الأيمن في الصورة الوسطى) ، تمرير 50/60 هرتز الذي يحتاجه المحرك (أو بضعة كيلو هرتز إلى محرك آلة CNC) - مرشح سيكون صغيرًا ماديًا مقارنةً بالمرشح الموجود في Gwynne's 25kHz التقليدي VFD ، بسبب التردد الأساسي GaN VFD 2MHz - وتكلفة أقل ، كما يدعي.
تم تصميم الوحدات النمطية ليتم تثبيتها في غرفة التبريد ، مع تثبيت المكونات الإضافية على ثنائي الفينيل متعدد الكلور على الجانب الآخر من الوحدات (انظر الصور). تقوم QPT بإنشاء اتصال داخلي متخصص ، بالإضافة إلى قواعد التصميم لثنائي الفينيل متعدد الكلور وبقية البناء.
خزان المدخلات المحلية مكثف، والتي يتم سحب نبضات التيار عالية التردد منها، هي من بين المكونات الإضافية على لوحة التوصيل البيني، والتي ستضيف إليها الشركة المصنعة OEM مكثف خزان خارجي منخفض التردد.
قال جوين: "إذا اتبعوا إرشاداتنا ، فسوف يتنقلون من خلال التوافق الكهرومغناطيسي دون أي مشاكل إشعاعية أو أجريت".
هل ترانزستورات GaN غير موثوقة؟
لقد وعدنا بالكثير ، لكن ترانزستورات GaN لا تظهر في منتجات السيارات الحقيقية أو غيرها من المنتجات النهائية عالية الموثوقية. هل هم بطبيعتهم غير موثوقين؟
قال جوين إن هناك تصورًا بأنها ليست موثوقة ، لكن هذا لا يعتمد على البيانات.
• التكنلوجيا وأضاف: "إنها ليست ناضجة، بدون تاريخ السيليكون، أو حتى كربيد السيليكون، لذلك لا تتوفر بيانات كافية للتوصل إلى نتيجة قاطعة".
الشيء الذي قد يساهم في الإدراك هو تلك الزيادات الفائقة السرعة في التجاوز والقصور عن الهدف ، والمواصفات الخارجية للجهاز ، والتي يتم إنشاؤها بسهولة ، ولكن لا يمكن رؤيتها بسهولة ، وبالتأكيد لا يتم قياسها بدقة بدون الأدوات المناسبة وتقنية الفحص الصحيحة.
تأسست QPT في عام 2019 ، "بعد 10 سنوات من أعمال التطوير ، كما قال جوين ، ويقع مقرها الرئيسي في كامبريدج بالمملكة المتحدة. لديها R & D والإنتاج في البرتغال ، وهندسة إنتاج ومختبر في بولندا. تم إعداد خط الإنتاج لنقل منتجات Gen2 إلى حوالي 100,000 وحدة ، وبعد ذلك يتم النظر في إنشاء بيوت التجميع.
عرض المزيد : وحدات IGBT | شاشات الكريستال السائل | مكونات إلكترونية