Son montaj, EMC Ekran kısmen kaldırdı
Bunun alternatifi, GaN'in avantajları ortadan kalkana kadar çalışmayı yavaşlatmak veya görülmeyen ultra hızlı aşma ve yetersiz atış, sürücü devrelerini veya anahtarlamayı tahrip ettiğinden dayanıklılığı riske atmaktır. TransistorŞirketin kurucusu ve CEO'su Rob Gwynne, Electronics Weekly'ye şunları söyledi:
GaN'den en iyi şekilde yararlanmanın faydalı olduğunu, çünkü örneğin 10hp'lik bir motor için VFD'nin (değişken frekanslı sürücü) boyutunu 20 litrelik bir motordan azaltabileceğini savunuyor. IGBT 2MHz GaN tasarımı için bir litrenin altında tasarım; motora entegre edilebilecek kadar küçük.
Tek fazlı ve Üç faz QPT, tüm RF tasarımını uygulayan GaN tabanlı güç kaynakları için modüller yapmak üzere kurulmuş olup, deneyimli güç kaynağı tasarımcılarının RF veya mikrodalga uzmanlığı olmadan ve GHz enstrümantasyonu satın alıyor. Bu, dijital ürünlerin tasarımını kolaylaştırmak için modüller üzerinde CPU sisteminin kullanılmasına benzer.
Öncelikle transistör+sürücü modülünü ele alırsak, 540V'a kadar DC bağlantılarında çalışmak üzere tasarlanmış izole bir tasarımdır.
2MHz anahtarlamayla, özellikle QPT tasarımında transistör 1 – 1.5ns'de anahtarlandığından, yüksek taraf kapı sürücüsünde olağanüstü derecede yüksek ortak mod geçişleri gelir.
Gwynne, "540ns'de 1.5V anahtarlama çoğu sürücü transformatörünün kapasitansını aşacak ve sürücüyü tahrip edecektir" dedi. “Patentini aldığımız RF transformatörümüz, son derece düşük kaçak endüktansa, sargılar arasında ölçülemeyecek kadar düşük parazitik kapasitansa sahiptir ve 600-700V/ns'yi tolere edebilir, sorun değil.”
Anahtarlama modülü yarım köprünün yüksek veya alçak tarafında (yani üç fazlı bir köprüde altı adet) kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
İçeride, 650V güç anahtarlama transistörü GaN Systems'den ve 3GHz GaN ön sürücü transistörleri EPC'den geliyor ve birçok sinyal empedans uyumlu iletim hatları üzerinden geçiyor.
Modüldeki destek devrelerinin büyük bir kısmı, ~30 x 30 x 25 mm boyutlarında olan bu birinci nesil modüldeki (Gwynne'in tanımladığı şekliyle kavram kanıtı) ayrı bileşenler halinde uygulanmıştır. Halihazırda üretim aşamasında olan bir asic, ayrı bileşenlerin çoğunu temizlediğinde Gen2 bunu ~20x20x6 mm'ye küçültecektir.
Girişten çıkışa yayılma gecikmesi yakıcı bir 3ns'dir; TTL mantığından daha hızlıdır ve yüzlerce volt anahtarlanırken "pikosaniyelerle ölçülen dağılımla" diyen Gwynne, üst ve alt PWM girişleri arasında ihtiyaç duyulan ölü bandın yalnızca bir saniye olduğunu ekledi. birkaç nanosaniye.
Yukarıda bahsedildiği gibi, bu, sert anahtarlamalı PSU'lar içindir; GaN'in orijinal vaatlerinden biri, karmaşık yumuşak anahtarlamalı silikon tasarımlarının 90'ların yüksek verimliliğini çok daha yüksek frekanslarda ve dolayısıyla indüktörler olarak çok daha küçük muhafazalarda karşılayabilmesidir. Ve Kondansatörler artan sıklıkta küçülür.
Ancak nanosaniyelik sert anahtarlama, potansiyel olarak korkunç bir EMC sorununu beraberinde getirir; bu nedenle QPT ayrıca uzman giriş ve çıkış filtre modülleri de sunmaktadır.
Örnek olarak yarım köprü çıkış filtresini ele alan Gwynne'in amacı, deneyimli silikon PSU tasarımcısının başa çıkamayacağı tüm frekansları, geleneksel L'ler ve C'ler kullanarak, GHz'den yaklaşık 10 MHz'e kadar kontrol etmektir.
"Bu çok şık bir mikrodalga güç filtresi" dedi. “Çok özel ve tasarımı zordu ama üretimde birim başına maliyeti düşük.” ~1 cm yer kaplar3 ve yardımcı PCB'ye monte edilmesi gerekiyor (PCB sadece görünür) üst resim).
PSU tasarımcısı daha sonra EMC'nin geri kalanını (sağ taraftaki gri kutuyla temsil edilir) işleyecek harici LC filtresini oluşturacaktır. ortadaki resim), motorun ihtiyaç duyduğu 50/60Hz'i (veya bir CNC makine motoruna birkaç kHz) aktararak - GaN VFD'nin 25MHz temel frekansından dolayı Gwynne'nin 2kHz örneğindeki geleneksel VFD ile karşılaştırıldığında fiziksel olarak küçük olacak bir filtre - ve maliyetin daha düşük olduğunu iddia ediyor.
Modüllerin bir soğutucuya cıvatalanması ve yardımcı bileşenlerin modüllerin diğer tarafındaki PCB'ye monte edilmesi amaçlanmaktadır (resimlere bakınız). QPT, uzman ara bağlantıların yanı sıra PCB ve yapının geri kalanı için tasarım kuralları da oluşturuyor.
Yerel girdi rezervuarı kondansatörYüksek frekanslı akım darbelerinin alındığı ara bağlantı kartındaki yardımcı bileşenler arasında OEM'in harici bir düşük frekanslı rezervuar kapasitörü ekleyeceği yer alıyor.
Gwynne, "Kurallarımızı izlerlerse, hiçbir iletilen veya yayılan sorun olmadan EMC'yi kolayca atlatacaklar" dedi.
GaN transistörleri güvenilmez midir?
Çok şey vaat ediliyor ancak GaN transistörleri gerçek otomotiv ürünlerinde veya diğer yüksek güvenilirliğe sahip son ürünlerde görünmüyor. Doğası gereği güvenilmezler mi?
Gwynne, bunların o kadar güvenilir olmadığına dair bir algı olduğunu ancak bunun verilere dayanmadığını söyledi.
The teknoloji Silisyumun, hatta silisyum karbürün geçmişi olmadan olgunlaşmamış olduğunu, dolayısıyla kesin bir sonuca varmak için yeterli verinin mevcut olmadığını belirtti.
Algılamaya katkıda bulunabilecek bir şey, cihaz spesifikasyonlarının dışında kalan, kolayca oluşturulan ancak kolayca görülemeyen ve doğru cihazlar ve doğru araştırma tekniği olmadan kesinlikle doğru bir şekilde ölçülemeyen ultra hızlı aşma ve yetersiz kalma ani artışlarıdır.
Gwynne, QPT'nin 2019 yıllık geliştirme çalışmasının ardından 10 yılında kurulduğunu ve merkezinin Cambridge İngiltere'de bulunduğunu söyledi. Portekiz'de Ar-Ge ve üretim, Polonya'da ise üretim mühendisliği ve laboratuvarı bulunmaktadır. Üretim hattı, Gen2 ürünlerini yaklaşık 100,000 adede çıkaracak şekilde kuruldu ve ardından montaj evleri düşünülüyor.
Daha fazla göster : IGBT modülleri | LCD ekranlar | Elektronik Bileşenler