In de hedendaagse elektronische wereld zijn stroomomvormers nodig, van medische apparaten, opladers voor mobiele telefoons en laptops tot hulpstroomvoorzieningen.variabele ingangsspanningen, en slimme oplaadprotocollen verwarren het ontwerp van stroom- en omvormers en vereisen een hogere energie-efficiëntie.
In het afgelopen decennium zijn nieuwe schakeltechnologieën met behulp van integrated circuits (IC's) op een chip met galliumnitride (GaN) ontstaan.Daarom worden de ontwerpers van krachtomvormers zowel met uitdagingen als met oplossingen geconfronteerd..
GaN-halfgeleiders hebben een zeer brede bandgap; bij 3,4 eV is de bandgap meer dan drie keer groter dan die van een siliciumhalfgeleider.GaN-halfgeleiders kunnen werken bij hogere spanningen en temperaturen tot + 400 ° C, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met een hoger vermogen, bij hogere frequenties en in radiofrequentie (RF) en 5G-toepassingen.
In toepassingen voor vermogensomvormers optimaliseert de GaN-IC transistorgerelateerde verliezen zoals serieimpedantie (RDS (ON) en parallelle capaciteit (COSS) in een kleinere totale dimensie dan silicium-IC.Binnen dezelfde voetafdruk als de silicium-IC, kan de GaN IC niet alleen hogere frequenties maar ook minder warmte verwerken.
Echter, de controle van GaN-transistors kan omslachtig zijn. The ability of this type of transistor to withstand high frequencies means that the control driver must be physically close to this transistor in order to eliminate delays and effectively reduce the switching speed of this transistor to avoid unnecessary electromagnetic interference (EMI). Power converter designers using GaN eliminate these challenges by using a single device that combines a high voltage power switch for the primary side (input) with a control IC for the secondary side (output) and a feedback circuit.
Gedetailleerde kenmerken van de schakelaarwerking
Power Integrations gebruikt haar PopwiGaNTM Technical InnoSwitch3-producten en heeft meerdere series van dergelijke verpakkingsapparaten ontwikkeld. InnoSwitch3-CP series transfer switch IC (Figure 1) uses a quasi-resonant (QR) anti-excitation controller to provide a constant voltage (CV)/constant current (CC) output to achieve a constant power (CP) curve.
De primaire en secundaire zijde van deze IC zijn elektrisch geïsoleerd.maar de uitgangsspanning en stroom informatie wordt verzonden van de secundaire controller naar de primaire controller via inductieve koppelingDe FluxLink-communicatietechnologie biedt snelle, nauwkeurige informatie voor snelle lading, tijdelijke reactie en schakelfrequenties tot 70 kHz.
Energie-innovaties InnoSwitch3-CP-serie Switch-over-IC
Figuur 1: De primaire en secundaire controllers van de InnoSwitch3-CP-serie transfer switch IC zijn elektrisch geïsoleerd, maar feedback kan worden gedeeld via een flux link (streepjeslijn).Energie-innovaties)
De geïntegreerde schakelingen van de InnoSwitch3-CP-serie verwerken een vermogen van 50 W tot 100 W zonder dat er een koelkast nodig is, waardoor het totale volume van de voedingsbron wordt verminderd.Deze componenten hebben een nominale continue werkspanning van 650 V, maar kunnen spanningen tot 750 V weerstaan..
Voor stroomvoorzieningen die gebruikmaken van IC's van de InnoSwitch3-CP-serie wordt een energie-efficiëntie van 94% bereikt binnen het toegestane belastingbereik, terwijl op silicium gebaseerde schakelaars ongeveer 90% energie-efficiënt zijn.De InnoSwitch3-CP-serie is niet alleen energiezuinig, maar heeft ook een zeer laag stroomverbruik (minder dan 30 mW), die bijdraagt aan de naleving van de wereldwijde voorschriften inzake energie-efficiëntie.
Om de veiligheid te waarborgen en de levensduur van de onderdelen te verlengen, biedt de InnoSwitch3-CP-serie IC een verbeterde galvanische isolatie van 4000 VAC tussen de primaire en secundaire zijde,voldoet aan de voorschriften van Underwriters Laboratories (UL) 1577Andere veiligheidsfuncties zijn onder meer detectie en reactie op open schakelingen van synchrone rechtgevers met veld-effect transistors (SR FET),onderspanning of overspanning van de invoerleidingDe IC-controller beperkt bovendien overstromingen en schakelt af voordat oververhitting optreedt.
Deze IC's zijn niet geoptimaliseerd voor een enkele constante uitgangspositie.maar gebruik gewichtige secundaire zijdelingse regulering (SSR) technologie om de uitgangsspanningen van meerdere kanalen in controlesignalen te meten.