Projekt referencyjny taniego falownika na tranzystorach GaN FET do 3-fazowych silników BLDC
Firma EPC opracowała projekt referencyjny taniego falownika na tranzystorach GaN FET, przeznaczonego do współpracy z 3-fazowymi silnikami BLDC stosowanymi w dronach, e-bikach i robotyce. Bardzo małe wymiary tego modułu (130 x 100 mm wraz ze złączami) umożliwiają jego montaż bezpośrednio na obudowach silników, co pozwala na zmniejszenie do minimum poziomu generowanych zaburzeń elektromagnetycznych.
EPC9167 pracuje z napięciem wejściowym z zakresu od 14 do 60 V (nominalnie 48 V) i występuje w dwóch konfiguracjach: standardowej oraz wysokoprądowej. Wersja standardowa bazuje na 80-woltowych tranzystorach eGaN FET EPC2065 o rezystancji RDS(on) mniejszej od 3,6 mΩ i umożliwia pracę z maksymalnym prądem wyjściowym 20 A rms. W wersji wysokoprądowej (ozn. EPC9167HC) zastosowano tranzystory FET w połączeniu równoległym, co pozwoliło zwiększyć maksymalny prąd wyjściowy do 30 A rms.
Obie wersje zawierają wszystkie niezbędne komponenty falownika, w tym sterowniki bramek tranzystorów, czujniki napięcia, prądu wyjściowego i temperatury oraz zestaw obwodów zabezpieczających. Do kontroli pracy falownika zastosowano sterownik półmostkowy STDRIVEG600 produkcji STMicroelectronics.
Najważniejsze zalety, wynikające z zastosowania tranzystorów GaN to małe zniekształcenia sygnału, powodujące mniejszy szum akustyczny, małe tętnienie napięcia, redukujące straty w komponentach magnetycznych oraz małe wahania momentu obrotowego, zwiększające precyzję sterowania.
Płytka falownika pracuje z częstotliwością taktowania równą 100 kHz i czasem martwym 14 ns. Duża częstotliwość taktowania pozwala na wyeliminowanie kondensatorów elektrolitycznych i współpracę z mniejszymi pojemnościami zewnętrznymi. Z kolei czas martwy na poziomie 14 ns pozwala uzyskać większy stosunek momentu obrotowego do prądu sterowania. Obie te cechy pozwalają zwiększyć sprawność energetyczną o ponad 7% w porównaniu z falownikami krzemowymi o częstotliwości pracy 20 kHz i czasie martwym 500 ns.
Cena płytki referencyjnej EPC9167 w wersji standardowej i wysokoprądowej (EPC9167HC) wynosi odpowiednio wynosi 611,58 USD i 678,78 USD.
