Amplificador de graves de transistor de potencia de nitruro de galio de alta eficiencia de 600 W

(https://epc-co.com/epc/Products/eGaNFETsandICs/EPC2204.aspx)
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Todo empezó con el diseño de mis nuevos altavoces. Durante mucho tiempo me han gustado, como hobby, varios proyectos de audio, a veces bastante largos y complejos. Esta vez, mi afición coincidió con una posible dirección futura de la actividad profesional.





En los últimos años, los transistores de nitruro de galio (GaN) se han vuelto cada vez más comunes en la electrónica de potencia. Debido a sus características sobresalientes, estos transistores están desempeñando un papel cada vez más importante en los convertidores de conmutación en miniatura de varios tipos con densidades de potencia muy altas, que a menudo superan los 100 W / cm 3 . La eficiencia de los convertidores basados ​​en transistores de GaN puede alcanzar el 99,5%. Debido a la expansión del rango de frecuencia de conversión en la dirección de las unidades de MHz, los componentes magnéticos (choques, transformadores) también disminuyen de tamaño significativamente.





Sin embargo, los diseñadores de convertidores enfrentan numerosas dificultades para implementar diseños prácticos en transistores GaN. Los mejores representantes vienen en diseño de marco abierto, los controladores para impulsar los transistores GaN también son bastante en miniatura. Existe un problema significativo en la optimización de los circuitos y la topología del circuito de puerta en vista de las enormes velocidades de conmutación. También debe recordarse que en los transistores de nitruro de galio, prácticamente no hay diodos de cuerpo parásitos familiares de los interruptores MOSFET, lo que afecta las características de la aplicación.





, , , , .





, () GaN- :





  • 80 , 20





  • 600





  • 98%, 96%





  • 50





  • 1 , 10





  • 50 /





  • « » 1.5-15





  • (SMBus)





Diagrama de bloques simplificado.
.

() Lattice MachXO2, . , , . , , , UVLO- - , , . . , , 5 . SMBus .





. 35 70 , . 76 36 18 , , , .





Prototipos empaquetados.
.

, , TDK/Epcos Ferroxcube, , , . . , .





Frecuencia de resonancia natural, medida con un analizador de redes vectoriales.
, .

, , 33 , 20 10 . , , . , " ", . - "" ( , ), , , .





Gráfico de corriente de saturación, derivación 0,003 ohmios
, 0.003

LC- . , .





, . . () , , , , . 10 0.005%, 0.015%, "-0.5dB" - 0.035%. " ", 0.0005% , , .





Espectro armónico típico a 10 W.
10 .

, 200 .





. . , ERR SMBus-.





- dV/dt dI/dT , . .





El tiempo de subida / bajada en la salida de medio puente es inferior a 2 ns, la oscilación es de aproximadamente 50 V.
/ 2 , 50.

- ( ) , (ADuM12x ) .





:





Rayo azul - voltaje de salida, rayo verde - señal de control.
- , - .

:





USB->I2C CH341A. , , .





, (buck-, boost- LLC) .





Módulo universal bifásico.
.

, . , PSemi , - , , . , PSemi PE29102, , NRND . - , , , -, , .





, EPC , , .





, , , , - , , , , . RevoGaN 8020.





- - .





:





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