최종 조립, EMC 화면 부분적으로 들어 올린
대안은 GaN의 장점이 사라질 때까지 작동을 느리게 하거나 눈에 보이지 않는 초고속 오버슈트 및 언더슈트가 드라이버 회로 또는 스위칭을 파괴하므로 내구성을 위험에 빠뜨리는 것입니다. 트랜지스터, 회사 설립자이자 CEO인 Rob Gwynne은 Electronics Weekly에 말했습니다.
그는 GaN이 10hp 모터의 VFD(가변 주파수 드라이브) 크기를 줄일 수 있기 때문에 GaN을 최대한 활용할 가치가 있다고 주장합니다. IGBT 2MHz GaN 설계의 경우 XNUMX리터 미만으로 설계 – 모터에 통합할 수 있을 만큼 충분히 작습니다.
단상 및 세 단계 하드 스위칭 주 전원, QPT는 모든 RF 설계를 구현하는 GaN 기반 전원 공급 장치용 모듈을 만들도록 설정되어 숙련된 전원 공급 장치 설계자가 RF 또는 마이크로웨이브 전문 지식 없이도 고성능 GaN 기반 설계를 만들 수 있습니다. GHz 계측 구매. 이것은 CPU 시스템 온 모듈이 디지털 제품의 설계를 쉽게 하기 위해 사용되는 방식과 유사합니다.
트랜지스터+드라이버 모듈을 먼저 살펴보면 최대 540V의 DC 링크에서 작동하도록 설계된 절연 설계입니다.
2MHz 스위칭을 사용하면 특히 QPT 설계에서 트랜지스터 스위치가 1~1.5ns로 하이 사이드 게이트 드라이버에서 매우 높은 공통 모드 과도 현상이 발생합니다.
"540ns의 1.5V 스위칭은 대부분의 드라이브 트랜스포머의 커패시턴스를 통과하여 드라이버를 파괴합니다."라고 Gwynne은 말했습니다. "우리가 특허를 취득한 우리의 RF 변압기는 누설 인덕턴스가 매우 낮고 권선 사이의 측정할 수 없을 정도로 낮은 기생 커패시턴스를 가지며 600-700V/ns를 견딜 수 있습니다. 문제 없습니다."
스위칭 모듈은 하프 브리지의 하이 사이드 또는 로우 사이드에서 사용하도록 설계되었습니다(XNUMX상 브리지에서 XNUMX개).
내부에서 650V 전원 스위칭 트랜지스터는 GaN Systems에서, 3GHz GaN 프리드라이버 트랜지스터는 EPC에서 가져오며 많은 신호가 임피던스 정합 전송 라인을 통해 이동합니다.
모듈의 지원 회로 대부분은 이 30세대 모듈(Gwynne이 설명하는 개념 증명)의 개별 구성 요소로 구현되며 크기는 ~30 x 25 x 2mm입니다. Gen20는 이미 파이프라인에 있는 asic이 많은 개별 구성 요소를 제거할 때 이것을 ~20x6xXNUMXmm로 축소합니다.
입력에서 출력까지의 전파 지연은 TTL 로직보다 빠른 3ns로 "피코초 단위로 분산이 측정된 수백 볼트를 전환하는 동안"이라고 Gwynne은 말했습니다. 몇 나노초.
위에서 언급했듯이 이것은 하드 스위칭 PSU를 위한 것입니다. GaN의 원래 약속 중 하나는 훨씬 더 높은 주파수에서 복잡한 소프트 스위칭 실리콘 설계의 높은 90년대 효율과 일치할 수 있다는 것입니다. 따라서 인덕터와 같이 훨씬 더 작은 인클로저에서 그리고 커패시터 빈도가 증가함에 따라 수축합니다.
그러나 나노초 하드 스위칭을 사용하면 잠재적으로 끔찍한 EMC 문제가 발생할 수 있으며, 이것이 QPT가 전문 입력 및 출력 필터 모듈도 제공하는 이유입니다.
하프 브리지당 출력 필터를 예로 들면 Gwynne의 목표는 기존의 L 및 C를 사용하는 숙련된 실리콘 PSU 설계자가 처리할 수 없는 모든 주파수(GHz에서 약 10MHz까지)를 제어하는 것입니다.
"이것은 매우 멋진 마이크로웨이브 전력 필터입니다."라고 그는 말했습니다. "매우 특별하고 설계하기 어려웠지만 제조 단위당 비용이 낮습니다." ~1cm를 차지합니다.3 보조 PCB에 장착해야 합니다. 상단 이미지).
그런 다음 PSU 설계자는 나머지 EMC를 처리할 외부 LC 필터를 생성합니다(오른쪽 회색 상자로 표시됨). 중간 이미지), 모터에 필요한 50/60Hz 전달(또는 CNC 기계 모터에 대한 몇 kHz) – GaN VFD의 25MHz 기본 주파수로 인해 Gwynne의 2kHz 예제 기존 VFD에 있는 필터에 비해 물리적으로 작은 필터 – 비용이 저렴하다고 그는 주장합니다.
모듈은 방열판에 볼트로 고정하고 모듈 반대쪽의 PCB에 보조 부품을 장착합니다(이미지 참조). QPT는 PCB 및 나머지 구성에 대한 설계 규칙뿐만 아니라 전문 상호 연결을 만들고 있습니다.
로컬 입력 저장소 콘덴서고주파 전류 임펄스를 끌어내는 는 OEM이 외부 저주파 저장소 커패시터를 추가하는 상호 연결 보드의 보조 구성 요소 중 하나입니다.
Gwynne은 "그들이 우리의 지침을 따른다면 전도 및 복사 문제 없이 EMC를 순조롭게 통과할 것입니다."라고 주장했습니다.
GaN 트랜지스터는 신뢰할 수 없습니까?
많은 것이 약속되어 있지만 GaN 트랜지스터는 실제 자동차 제품이나 기타 고신뢰성 최종 제품에 나타나지 않습니다. 그들은 본질적으로 신뢰할 수 없습니까?
Gwynne은 그들이 신뢰할 수 없다는 인식이 있지만 이것은 데이터에 기반한 것이 아니라고 말했습니다.
XNUMXD덴탈의 technology 실리콘이나 탄화규소의 역사 없이는 성숙하지 않았기 때문에 확고한 결론을 내릴 수 있는 데이터가 충분하지 않다고 그는 계속 말했습니다.
인식에 기여할 수 있는 것은 장치 사양 외부의 초고속 오버슈트 및 언더슈트 스파이크로, 쉽게 생성되지만 쉽게 볼 수 없으며 올바른 기기와 올바른 프로빙 기술 없이는 확실히 정확하게 측정되지 않습니다.
QPT는 2019년에 설립되었습니다. R&D 및 생산 포르투갈, 생산 엔지니어링 및 폴란드에 연구소가 있습니다. 생산 라인은 Gen10 제품을 약 2개로 가져갈 수 있도록 설정되었으며 이후 조립 하우스가 고려되고 있습니다.