GaN jeszcze poczeka na upowszechnienie

W przypadku zasilaczy dużej mocy poprawa wielu ważnych parametrów technicznych wiąże się z użyciem nowych generacji podzespołów półprzewodnikowych. Dotyczy to wielu zagadnień, a przykładem może być mała moc pobierana z sieci bez obciążenia, która wynosi kilkadziesiąt miliwatów nawet w wydajnych, kilkusetwatowych zasilaczach przemysłowych. Aby zapewnić taki rewelacyjny wynik, konieczne jest użycie zaawansowanych kontrolerów scalonych, które potrafią dynamicznie zmieniać topologię konwersji energii w funkcji stopnia obciążenia, uruchamiają tryby oszczędnościowe, gdy zasilacz jest nieobciążony itp.

Zaawansowany kontroler zmienia też dynamicznie częstotliwość kluczowania tranzystorów po to, aby ograniczyć straty mocy wynikające z komutacji, a więc aby zapewnić większą sprawność zasilacza. Taki układ zwykle dzisiaj pracuje w topologii rezonansowej, która zapewnia małą emisję zaburzeń elektromagnetycznych i realizuje przełączanie tranzystorów w zerze napięcia lub prądu (ZVS, ZCS).

Ocena warunków biznesowych panujących na rynku zasilania w 2020 r.

 

Mimo pandemii, bez względu na trudności logistyczne wywołane lockdownami, które w 2020 roku dotykały wielu sektorów gospodarki światowej, warunki biznesowe panujące na rynku zasilaczy dużej mocy zostały ocenione tylko pozytywnie. Ubiegły rok dla co drugiej firmy z tego zestawienia okazał się zadowalający lub dobry, czasem nawet był bardzo dobry. Problemów z długimi czasami dostaw jeszcze nie było, dystrybutorzy martwili się głównie o to, czy popyt się utrzyma, a rozpoczęte projekty będą realizowane. Zasilacze trafiają do wszystkich sektorów rynku, przez co duży popyt i duża liczba specjalistycznych zastosowań skutecznie równoważą wszystkie negatywne zjawiska.

Kolejnym bardzo istotnym elementem są tranzystory przełączające, które powinny zapewnić małe straty na przewodzenie (jak najmniejszy spadek napięcia w czasie przewodzenia) oraz na komutację (w czasie przełączania). Dodatkowo tranzystory takie powinny mieć jak największe napięcie znamionowe. Zapewnia to oczywiście dużą odporność na przepięcia pojawiające się w sieci energetycznej, ale także ogranicza straty energii wynikające z konieczności tłumienia przepięć na transformatorze, powstających w wyniku przełączania.

Naturalnym kandydatem do nowoczesnej jednostki zasilającej są elementy wykonane z azotku galu, niemniej na razie nie widać na rynku, aby takie jednostki zasilającej się pojawiały masowo w ofertach. Rynek czeka na tanie tranzystory GaN oraz na ich dobrą dostępność. Na razie trafiają one głównie do elektrycznej motoryzacji, gdzie stanowią bazę konstrukcyjną inwerterów i konwerterów. W zasilaczach też niewątpliwie będą, ale prawdopodobnie gdy rynek dystrybucji się uspokoi i ceny ustabilizują.

Nowoczesne półprzewodniki pojawiają się też w układzie korekcji współczynnika mocy, który w jednostkach dużej mocy jest obowiązkowy, na wyjściu zasilacza, gdzie realizują układ prostownika synchronicznego oraz w obwodach sprzężenia zwrotnego. Dopiero razem całość zapewnia dużą funkcjonalność i imponujące wyniki konwersji przekraczające już 95%.

Jaka jest aktualna koniunktura na rynku?

 

Ocena aktualnej koniunktury w sektorze zasilaczy niewiele się różni od tej, którą pokazujemy na innym wykresie dla całego 2020 roku. Jest znacznie więcej wskazań na to, że warunki są bardzo dobre i tylko minimalnie wzrosła wielkość czerwonego pola z odpowiedziami, że sytuacja jest kiepska. Oznacza to, że sytuacja niewiele się zmienia, ale szczęśliwie zmiany są generalnie na plus. Z jednej strony rynek doczekał się ożywienia, odmrożenia inwestycji i nowych projektów, z drugiej strony wzrost jest hamowany przez kłopoty z dostawami. Zasilacze potrzebne są w praktycznie każdym urządzeniu i instalacji oraz branży, przez co strumień sprzedaży jest tutaj wyjątkowo szeroki. Duża liczba producentów, marek i szerokie portfolio produktów katalogowych a także to, że jednostki te nie potrzebują zaawansowanych układów cyfrowych powodują, że problemy rynku elektroniki w tym obszarze nie oddziałują silnie negatywnie na rozwój.