Małe elementy magnetyczne torują drogę dla SiC i GaN
| TechnikaRozwój techniki w obszarze półprzewodników szerokopasmowych stawia nowe wymagania dla elementów wspomagających działanie przekształtników energoelektronicznych. Szybkość zmian napięcia jest kilkakrotnie większa niż dla półprzewodników bazujących na krzemie. Zmiany napięcia podczas przełączeń przekraczające 100 V/ns powodują duże obciążenia dla obwodów bramkowych i zasilających.
Z uwagi na niespotykaną w innych układach elektronicznych szybkość narastania zboczy sygnałów istotny jest nieustanny rozwój elementów magnetycznych przeznaczonych do obwodów zasilających takie półprzewodniki. Wpisuje się w to nowa linia produktów typu GDT (rys. 1) stosowanych do przekazywania sygnału oraz zasilania obwodów bramkowych tranzystorów szerokopasmowych. Przykładowa aplikacja została zaprezentowana na rysunku 2. Transformatory bramkowe charakteryzują się wieloma uzwojeniami obwodu wtórnego, pozwalającymi zasilać cały układ tranzystorowy, gwarantując separację galwaniczną dla poszczególnych obwodów bramkowych tranzystorów. Uzwojenia wtórne są połączone z obwodem tranzystora, więc ich potencjał pracy zmienia się w takt przełączania tranzystorów mocy. Powoduje to szybkie zmiany napięcia względem pozostałych uzwojeń, skutkując dużymi obciążeniami dla izolacji. Jest to szczególnie istotne dla szybkich półprzewodników szerokopasmowych, gdzie odporność na wyładowania niezupełne oraz niska pojemność między uzwojeniami są cechami pożądanymi. Pod kątem spełnienia takich wymagań przygotowana została nowa linia transformatorów GDT, która charakteryzuje się poprawionymi w odniesieniu do swojej klasy parametrami w obszarze odporności na wyładowania niezupełne oraz zredukowaną pojemnością między uzwojeniami.
Mała pojemność do szybkiego przełączania
Niewielka pojemność między uzwojeniami jest kluczowym aspektem redukującym sprzężenia pomiędzy obwodem zasilania a tranzystorami. Dlatego nowa linia transformatorów GDT jest zoptymalizowana na etapie projektu dla pojemności < 15 pF. Możliwe są specjalne warianty z niższymi pojemnościami < 5 pF. Nowa linia transformatorów GDT pozwala na niezależne zasilanie do 4 tranzystorów mocy.
Optymalizacja przez symetrię
Istotną zaletą transformatorów tworzących nową linię produktową jest symetria uzwojeń (rys. 3). Specjalna konstrukcja pozwala na uzyskanie identycznych indukcyjności rozproszenia uzwojeń wtórnych. Symetryzacja umożliwia znaczące oszczędności wynikające z możliwości rezygnacji z regulatorów napięcia dla każdego z wyjść. Mniejsza liczba komponentów na płycie PCB bezpośrednio przekłada się na większą niezawodność, mniejszy rozmiar i koszty.
Podsumowanie
Nowa linia transformatorów GDT bazuje na rozwiązaniach o wysokiej odporności na wyładowania niezupełne oraz małej pojemności między uzwojeniami, które są kluczowymi elementami umożliwiającymi rozwój rozwiązań opartych na półprzewodnikach szerokopasmowych SiC oraz GaN. Dodatkową korzyścią charakteryzującą nową linię produktów jest symetryzacja uzwojeń wtórych, pozwalająca na redukcję liczby elementów. Nowa linia produktów GDT jest bazą, która pozwala na dopasowanie i adaptację projektu pod specyficzne wymagania aplikacji.
dr inż. Marek S. Ryłko SMA Magnetics
SMA Magnetics Sp. z o.o.
32-085 Modlniczka
Komandosów 3/1
inquiry@sma-magnetics.com
www.sma-magnetics.com
tel. 12 346 77 22
