Zintegrowany stopień mocy na bazie azotku galu do pracy z obciążeniami do 500 W

Przełączniki zasilania oparte na azotku galu (GaN) o szerokim paśmie zabronionym (WBG), zapewniające dużą sprawność i mogące pracować z dużą częstotliwością przełączania, zapoczątkowały nową erę w energoelektronice. Ma w tym swój udział również firma Infineon, wprowadzająca na rynek kolejne wersje tzw. zintegrowanych stopni mocy (IPS) opartych na półprzewodnikach WBG. Oferta w tym zakresie obejmuje stopnie półmostkowe i jednokanałowe, zaprojektowane do zastosowań w ładowarkach i zasilaczach impulsowych małej i średniej mocy.

Najnowszym produktem w ofercie Infineon jest półmostkowy, inteligentny stopień mocy IGI60F1414A1L oparty na 600-woltowych tranzystorach CoolGaN. Jest to moduł o bardzo dużej gęstości mocy, zamykany w obudowie QFN-28 o powierzchni 8 x 8 mm. Zawiera dwa wewnętrzne tranzystory CoolGaN e-mode HEMT o napięciu przebicia 600 V i rezystancji przewodzenia 140 mΩ oraz odizolowany galwanicznie stopień sterowania bramek EiceDRIVER. Jest sterowany za pomocą dwóch cyfrowych wejść PWM. Separacja masy obwodu cyfrowego i wysokoprądowego oraz prosta topologia płytki drukowanej mają kluczowe znaczenie dla skrócenia czasu projektowania, zmniejszenia liczby podzespołów i ograniczenia całkowitego kosztu realizacji obwodu. Bariera izolacyjna między sekcją wejściową i wyjściową została zrealizowana z wykorzystaniem techniki bezrdzeniowych transformatorów prądowych (CT), gwarantującej dużą szybkość przełączania i dużą odporność nawet na bardzo szybkie impulsy wejściowe o szybkości narastania powyżej 150 V/ns.

Parametry przełączania układu można łatwo modyfikować poprzez dobór wartości kilku zewnętrznych elementów pasywnych. Pozwalają one optymalizować współczynnik slew-rate dla zredukowania poziomu generowanych zaburzeń elektromagnetycznych oraz ustalać natężenie prądu bramki w stanie stabilnym i ujemne napięcie sterowania bramką do zapewnienia niezawodnej pracy w trybie hard-switching.

Ponadto, dzięki integracji systemu w jednym module oraz bardzo dokładnemu i stabilnemu czasowi propagacji sterowników bramek, IGI60F1414A1L zapewnia bardzo małe czasy martwe, pozwalające zwiększyć sprawność energetyczną i osiągnąć gęstość mocy nawet do 35 W/cal³ w ładowarkach i zasilaczach sieciowych.