Perhimpunan akhir, EMC Skrin sebahagiannya diangkat
Alternatifnya ialah memperlahankan operasi sehingga kelebihan GaN hilang, atau mempertaruhkan ketahanan kerana overshoot dan undershoot ultra-pantas yang tidak dapat dilihat memusnahkan litar pemandu atau pensuisan Transistor, pengasas syarikat dan Ketua Pegawai Eksekutif Rob Gwynne memberitahu Electronics Weekly.
Beliau berhujah bahawa ia berbaloi untuk mendapatkan yang terbaik daripada GaN, kerana ia boleh mengurangkan saiz VFD (pemacu frekuensi berubah-ubah) untuk motor 10hp, contohnya, daripada 20 liter IGBT reka bentuk di bawah satu liter untuk reka bentuk GaN 2MHz – cukup kecil untuk disepadukan pada motor.
Menumpukan pada fasa tunggal dan Tiga Fasa kuasa sesalur suis keras, QPT telah disediakan untuk membuat modul bagi bekalan kuasa berasaskan GaN yang melaksanakan semua reka bentuk RF, membolehkan pereka bekalan kuasa berpengalaman membuat reka bentuk berasaskan GaN berprestasi tinggi tanpa kepakaran RF atau gelombang mikro, dan tanpa membeli peralatan GHz. Ini adalah sama dengan cara sistem-pada-modul CPU digunakan untuk memudahkan reka bentuk produk digital.
Mengambil modul transistor+pemacu dahulu, ia adalah reka bentuk terpencil yang bertujuan untuk beroperasi pada pautan dc sehingga 540V.
Dengan pensuisan 2MHz datang transien mod biasa yang luar biasa tinggi pada pemacu pintu sisi tinggi, terutamanya apabila transistor bertukar dalam 1 – 1.5ns dalam reka bentuk QPT.
"Pensuisan 540V dalam 1.5ns akan melepasi kapasiti kebanyakan pengubah pemacu dan memusnahkan pemandu," kata Gwynne. "Pengubah RF kami, yang telah kami patenkan, mempunyai kearuhan kebocoran yang sangat rendah, kapasiti parasit yang sangat rendah antara belitan, dan boleh bertolak ansur dengan 600-700V/ns, tiada masalah."
Modul pensuisan direka bentuk untuk digunakan sama ada di bahagian tinggi atau rendah separuh jambatan - jadi enam dalam jambatan tiga fasa.
Di dalam, transistor pensuisan kuasa 650V adalah daripada GaN Systems dan transistor pra-pemacu GaN 3GHz adalah daripada EPC, dengan banyak isyarat bergerak melalui talian penghantaran yang dipadankan dengan impedans.
Kebanyakan litar sokongan dalam modul dilaksanakan dalam komponen diskret dalam modul generasi pertama ini - konsep pembuktian seperti yang diterangkan oleh Gwynne - yang berukuran ~ 30 x 30 x 25mm. Gen2 akan mengecilkan ini kepada ~20x20x6mm apabila asic, sudah dalam perancangan, mengemop banyak komponen yang berasingan.
Kelewatan perambatan daripada input kepada output adalah 3ns yang terik – lebih pantas daripada logik TTL, sambil menukar ratusan volt, “dengan serakan diukur dalam picosaat”, kata Gwynne, yang menambah bahawa jalur mati yang diperlukan antara input PWM atas dan bawah hanyalah beberapa nanosaat.
Seperti yang dinyatakan di atas, ini adalah untuk PSU pensuisan keras - salah satu janji asal GaN ialah ia boleh memadankan kecekapan tinggi 90-an reka bentuk silikon pensuisan lembut yang kompleks pada frekuensi yang jauh lebih tinggi - dan oleh itu dalam kandang yang jauh lebih kecil sebagai induktor dan Kapasitor mengecut dengan peningkatan kekerapan.
Walau bagaimanapun, dengan pensuisan keras nanosaat mendatangkan masalah EMC yang berpotensi dahsyat, itulah sebabnya QPT juga menawarkan modul penapis input dan output pakar.
Mengambil penapis keluaran setiap setengah jambatan sebagai contoh, matlamat Gwynne adalah untuk mengawal semua frekuensi yang tidak boleh ditangani oleh pereka PSU silikon berpengalaman menggunakan Ls dan C konvensional – dari GHz hingga sekitar 10MHz.
"Ini adalah penapis kuasa gelombang mikro yang sangat mewah," katanya. "Ia sangat istimewa dan sukar untuk mereka bentuk, tetapi kos seunit dalam pembuatannya adalah rendah." Ia menduduki ~1cm3 dan perlu dipasang pada PCB sampingan (PCB hanya boleh dilihat imej atas).
Pereka PSU kemudiannya akan mencipta penapis LC luaran yang akan mengendalikan seluruh EMC (diwakili oleh kotak kelabu tangan kanan dalam gambar tengah), meneruskan 50/60Hz yang diperlukan oleh motor (atau beberapa kHz kepada motor mesin CNC) – penapis yang akan menjadi kecil secara fizikal berbanding dengan yang dalam contoh VFD konvensional 25kHz Gwynne, disebabkan oleh frekuensi asas 2MHz GaN VFD – dan kos yang lebih rendah, dakwanya.
Modul-modul ini bertujuan untuk disambungkan ke dalam heatsink, dengan komponen sampingan dipasang pada PCB pada bahagian lain modul (lihat imej). QPT sedang mencipta interkoneksi pakar, serta peraturan reka bentuk untuk PCB dan seluruh pembinaan.
Takungan input tempatan kapasitor, dari mana impuls arus frekuensi tinggi ditarik, adalah antara komponen sampingan pada papan sambung, yang mana OEM akan menambah kapasitor takungan frekuensi rendah luaran.
"Sekiranya mereka mengikut garis panduan kami, mereka akan melalui EMC tanpa dijalankan dan tiada masalah terpancar," dakwa Gwynne.
Adakah transistor GaN tidak boleh dipercayai?
Banyak yang dijanjikan, tetapi transistor GaN tidak muncul dalam produk automotif sebenar mahupun produk akhir yang boleh dipercayai tinggi. Adakah mereka sememangnya tidak boleh dipercayai?
Terdapat persepsi bahawa mereka tidak boleh dipercayai, kata Gwynne, tetapi ini tidak berdasarkan data.
. teknologi tidak matang, tanpa sejarah silikon, malah silikon karbida, sambungnya, jadi tidak cukup data tersedia untuk membuat kesimpulan yang kukuh.
Sesuatu yang mungkin menyumbang kepada persepsi ialah pancang yang terlalu pantas dan kurang pantas, spesifikasi peranti luar, yang mudah dijana, tetapi tidak mudah dilihat, dan pastinya tidak diukur dengan tepat tanpa instrumen yang betul dan teknik probing yang betul.
QPT diasaskan pada 2019, “selepas 10 tahun kerja pembangunan, kata Gwynne, dan beribu pejabat di Cambridge UK. Ia mempunyai R&D dan pengeluaran Portugal, dan kejuruteraan pengeluaran dan makmal di Poland. Barisan pengeluaran telah disediakan untuk membawa produk Gen2 kepada sekitar 100,000 unit, selepas itu rumah pemasangan sedang dipertimbangkan.
Lihat lagi: modul IGBT | Memaparkan LCD | Komponen Elektronik