Tranzystory GaN FET z funkcją sterownika, zabezpieczeń i aktywnego zarządzenia mocą

Texas Instruments wprowadza na rynek pierwsze „samochodowe” tranzystory GaN FET z wbudowanym szybkim (2,2 MHz) sterownikiem bramek, obwodami zabezpieczającymi i funkcją aktywnego zarządzania mocą. Zostały one zaprojektowane do zastosowań w układach ładowania i zasilaczach przemysłowych, gdzie pozwalają dwukrotnie zwiększyć gęstość mocy, ograniczyć o ponad połowę objętość podzespołów magnetycznych i zapewnić sprawność energetyczną sięgającą 99%.

W aplikacjach wysokonapięciowych o dużej gęstości upakowania podzespołów, minimalizacja powierzchni zajmowanej na płytce drukowanej jest ważnym aspektem projektowym. Ponieważ urządzenia elektroniczne są coraz mniejsze, ich komponenty również muszą się być coraz mniejsze i znajdować się w mniejszej odległości od siebie. Nowe tranzystory FET GaN z oferty TI zawierają szybki sterownik bramek, obwody zabezpieczające i czujnik temperatury. W połączeniu z dużą gęstością mocy zapewnianą przez technologię GaN, pozwala to wyeliminować ponad 10 komponentów wymaganych zwykle w aplikacjach opartych na podzespołach dyskretnych. Ponadto, każdy z nowych tranzystorów charakteryzuje się małą rezystancją przewodzenia (od 30 mΩ) i w konfiguracji półmostkowej może realizować konwersję mocy do 4 kW.

Technologia GaN zapewnia krótkie czasy przełączania, co ogranicza wymiary i masę systemów zasilania. W przeszłości odbywało się to kosztem większych strat mocy. Aby uniknąć tego kompromisu, nowe tranzystory FET GaN oferują tryb diody idealnej, który w obwodzie PFC pozwala zmniejszyć straty w trzecim kwadrancie nawet o 66% w porównaniu z typowymi tranzystorami FET GaN i SiC. Tryb diody idealnej eliminuje również potrzebę adaptacyjnej kontroli czasu martwego, co skraca czas projektowania.

Kolejną zaletą jest mniejsza nawet o 23% impedancja termiczna od tranzystorów GaN FET produkowanych w innych typach obudów, pozwalająca na współpracę z mniejszymi radiatorami. Ponadto, zintegrowany czujnik temperatury ułatwia realizację aktywnego układu zarządzania mocą, pozwalającego na optymalizowanie parametrów pracy przy różnych obciążeniach.

Obecnie nowa oferta obejmuje 4 typy tranzystorów o napięciu przebicia 600 V i rezystancji R_DS(on) wynoszącej 30 mΩ (LMG3422R030, LMG3425R030) lub 50 mΩ (LMG3422R050, LMG3425R050). Mogą one pracować z maksymalną częstotliwością taktowania odpowiednio 2,2 MHz i 3,6 MHz. Umożliwiają regulowanie współczynnika slew rate w zakresie od 30 do 150 V/ns. Zawierają zabezpieczenie nadprądowe i zwarciowe o czasie odpowiedzi <100 ns. LMG3425R050 i LMG3425R030 oferują dodatkowo tryb diody idealnej. Wszystkie 4 wersje są produkowane w obudowach QFN o wymiarach 12 x 12 x 1 mm.