会社ブログについて リサイクル TI GaN パワーステージ:GaN ハーフブリッジ、GaN FET

リサイクル TI GaN パワーステージ:GaN ハーフブリッジ,GaN FET

シェンzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.世界的に有名な電子部品リサイクル会社です.プロフェッショナルなリサイクルサービスを提供することで,私たちは顧客が使用していない電子部品の価値を認識するのを助けます.強力な財務状態と包括的なサービスシステムのおかげで,私たちは多くの製造顧客とトレーダーの長期的信頼と協力を獲得しました.

リサイクル プロセス:

1備蓄の分類と備蓄リストの提出

顧客は,まず,モデル,ブランド,製造日数,量,包装種類,状態を指定して,使用していないストックを分類する必要があります.詳細な在庫リストは,メールまたはFAXで私たちの評価チームに提出することができます.

2プロフェッショナル 評価 と コート

インベントリーリストを受け取った後,当社の会社は24時間以内に予備評価を完了し,価格表を提供します.

3契約の署名と物流の取り決め

価格が決まったら 公式なリサイクル契約に署名して 取引の詳細を明らかにします

4商品の検査と迅速な支払い

倉庫に到着すると,商品は最終的な品質検査を受けます.検査を通過すると,資金の迅速な返済を保証するために,3営業日以内に支払いを保証します.柔軟な支払い方法には,送金も含まれます.顧客のニーズに合わせた,現金または他の取り決め.

I. TI GaN フィールド効果トランジスタの基本技術特性

TI GaNフィールド効果トランジスタ (GaN HEMT) は,強化モードの横向ガリウムナイトリッド電源装置である.従来のシリコンMOSFETの垂直構造とは異なり,3代目の半導体の広帯域特性を活用して 基本的な物理レベルでの 電力装置のパフォーマンスを革命的に変えるTI によるGaN半ブリッジ電源段階の核心構成要素として機能する.

1物理的および電気的メリット

第一に,逆回収損失はゼロである.GaNデバイスはPN接続構造がないため,シリコンMOSFETに固有の逆回収電荷 (Qrr) を示していない.高周波のハードスイッチのシナリオでは逆復元損失を完全に排除しますシリコン装置と比較して,効率は3%から8%向上します.高周波運用条件下ではさらに大きな利益を得ることができます2つ目は,超低寄生性パラメータが特徴であり,デバイスのゲート容量と出力容量は非常に小さいため,同じ仕様のシリコンMOSFETよりもはるかに低い切り替え損失を伴う. これは高速のオンとオフをサポートし,スイッチピーク電圧と電磁干渉を大幅に削減します. さらに,彼らは優れたオン状態特性を提供します.低点電阻で,同じパッケージサイズ軽量かつフルロードの両方で効率性を確保する.最後に,高電圧指定と高スイッチ速度:TI による GaN FET は 80 V から 650 V までのメインストリーム電圧をカバーする低電圧モーター駆動装置や中高電圧電源変換など幅広い用途に適していますシリコン装置より5~10倍速い.

2装置の構造と動作原理

TIの強化モードのGaNフィールド効果トランジスタは,通常オフで通常オンで制御する論理を使用します.電源回路のスイッチ制御を達成するためにゲート電圧による二次元電子ガス (2DEG) の伝導を調節する離散的なシリコンMOSFETと比較して,TIのGaN FETは,内部寄生性誘導力と容量を大幅に減らす最適化されたウェーファープロセスとパッケージングレイアウトを特徴としています.発生源で高周波のスイッチング振動を抑制するさらに,この装置は両方向伝導をサポートし,逆電流のための従来のダイオードを代替することができます.これにより電源回路のトポロジーを簡素化し,外部コンポーネントの数を減らす.

II. TIのGaN半ブリッジ電源ステージの建築と運用メカニズム

ハーフブリッジ・トポロジーは,電力変換の分野で最も広く使われている基本的なアーキテクチャの一つです.従来の離散半ブリッジ回路は,デバイスのマッチングの難しさなどの問題を抱えています,ワイヤリングにおける高寄生パラメータ,クロスストークのリスクが高い,および複雑なデバッグ. TI による統合されたGaN半ブリッジ電源ステージは2つのGaNフィールド効果トランジスタを高度に統合しています.専用のゲートドライバーダウンタイム制御回路,超電流/超温度/超電圧保護回路,そして1つのパッケージ内のブートストラップ回路.高度な信頼性があり,大量生産可能なパワーステージソリューションで,離散な半ブリッジ設計に関連する多くの課題を徹底的に解決します.

1建築構成

TIのGaN半ブリッジ電源ステージは,4つのコアモジュールを統合し,高度に精簡化された構造と包括的な機能性を備えています.第一に,高端および低端のGaN FETペア:2つの高度なパラメータマッチアップモードのGaNフィールド効果トランジスタが連続で接続され,半ブリッジメイン電源回路を形成する2つ目は,専用高周波ゲートドライバGaN装置の低ゲート容量と高速スイッチ特性に最適化ゲート駆動電圧と電流を正確に提供し,誤ったトリガーと振動などのGaNデバイスの一般的な問題を排除します. an intelligent dead-time control module with built-in adaptive dead-time sequencing logic automatically mitigates crosstalk between the high-side and low-side FETs without the need for complex external configuration第4に,超電流保護,熱停止,ゲート超電圧および低電圧保護を統合する包括的な保護回路,短回路保護搭載された電源は,電源ステーションの運用安定性を著しく向上させる.一部の高級モデルは,ブートストラップダイオードとブートストラップコンデンサを統合し,周辺配線をさらに簡素化している.

2操作原理とタイミングの論理

GaN半ブリッジ電源ステージは補完式スイッチモードで動作します.PWM制御信号は外部制御器で入力され,内部ドライバーによって処理された後,高端と低端のGaN FETを交互に動かします. 動作中に,内部デッドタイム制御モジュールは,高側と低側FETの間の切り替えの瞬間に1分間のデッドタイムを挿入します.完全に電源のショートサーキットを防止し,両方のFETの同時導電によって引き起こされる. 高端装置は,浮遊地駆動構造を用いて,浮遊電源を提供するために統合された内部ブートストラップ回路を使用します.電気回路の電圧変換の要求を満たすため低端装置は,シンプルな制御論理と高速な応答時間を提供する,地上駆動構成を使用します.高端と低端のFETの交互スイッチは,直流バス電圧を高周波のAC四角波電圧に変換する.ダウンストリームインダクタとコンデンサの共鳴ネットワークと連携して,これはバック,ブースト,共鳴変換などの電源変換機能を可能にします.

III. TIのGaN半ブリッジ電源段階の主要な技術的利点

離散シリコン半ブリッジと離散GaN半ブリッジソリューションと比較して,TIの統合GaN半ブリッジ電源段階は4つの主要次元での包括的な利点を提供します.デザイン高周波高密度の電源機器の 変化する要求に理想的に適している.

1卓越した高周波性能

GaN FETのゼロ逆復元特性と超低スイッチ損失を利用して,TI によるGaN半ブリッジ電源ステージは,1 MHzから10 MHzの高周波スイッチ操作をサポートする.高周波の動作条件下,出力誘導体やコンデンサータなどの受動部品の体積と重量を大幅に削減し,機器の電源密度を40%以上増加させることができます.同時に導電と切り替えの損失を最適化することで,効率は全負荷範囲で大幅に向上します.簡単に80プラスチタンレベルと工業高効率の電源規格の要件を満たす設備の稼働電力消費と熱管理の需要を効果的に削減する.

2設計と大量生産を簡素化する高度な統合

従来の離散半ブリッジ設計では,MOSFET,ドライバ,ブートストラップコンポーネント,保護回路を別々にマッチする必要があります.パラメータマッチングとPCBルーティングは極めて困難です高い周波数では,寄生パラメータは簡単に振動と損失の急増につながります. TIのGaN半橋は,すべてのコアパワーと制御コンポーネントを単一のユニットに統合します.,複雑な周辺回路の必要性をなくし,わずかなフィルターコンデンサで動作し,ハードウェア設計の障壁を大幅に低下させる.標準化された統合パッケージは,デバイスのパラメータの一貫性を保証します単一の部品に特有のバッチ対バッチ変動を回避し,大量生産の出力を向上させ,R&Dサイクルを短縮します.

3安定性を高めるため,寄生虫の効果が低く,干渉が少なく

統合パッケージは専用の電源路路のレイアウトを使用し,電源と駆動回路の両方の経路を大幅に削減します.ループ内の寄生性誘導力と容量を最小限に抑える高周波のスイッチピーク,電圧の振動,電磁気干渉を抑制します.複雑なRCスナバー回路やフェライトビーズフィルター回路の必要なく優れたEMC性能を達成できます.装置に対する電圧ストレスを軽減し,長期間の運用信頼性を向上させる.

4厳しい操作条件に適したインテリジェント保護

TI GaN半橋電源ステージの全範囲には,デバイスの動作状態をリアルタイムに監視する包括的なインテリジェント保護メカニズムが含まれています.超電流保護は,短回路障害に迅速に対応する装置の破壊を防ぐため,ナノ秒以内に電源トランジスタをオフにします.超温保護は,チップ接続温度が限界を超えると自動的にシステムをオフにし,温度が正常に戻ると自動的にリセットします.ゲート電圧保護は,低電圧の誤ったトリガーと高電圧の故障のリスクを排除します.この包括的な保護システムは,高工業温度などの厳しい条件下で安定して動作することを可能にします.高周波トランジエントと負荷変動

IV. TIのメインストリーム GaN ハーフブリッジパワーステージポートフォリオの典型的なデバイス

TIは,異なる電源レベルと電圧耐性要件に合わせた,包括的なGaN半橋製品ポートフォリオを確立しました.低電圧モーター駆動装置を含むあらゆる用途をカバーする中高電圧電源,新エネルギーインバーター. 主要なメインストリーム装置の主要パラメータと位置は以下のとおりです.

- LMG5200: 80Vの電圧と10Aの電流を指定した統合されたGaN半ブリッジ電源ステージ,低電圧,高電流アプリケーションに適しています.主に36VまでのBLDCモータードライブに使用される低電圧高周波インバーターとポータブルの高速充電電源低電圧産業制御のための好ましいソリューションになります.

- LMG2100R026: 高電流のGaN半ブリッジ電源ステージで,連続電圧定位は93V,パルス電圧定位は100V,電流定位は53A.非常に低電源抵抗と高電流条件下で優れた損失性能低電圧電源,産業用モーター駆動装置,エネルギー貯蔵コンバーターの低電圧電源段階に適しています.

- LMG3410R070/LMG3422: 650V高電圧GaN半橋電源段階,特に中高電圧高周波電源変換のために設計されています.彼らはMHzレベルのソフトスイッチとハードスイッチの動作モードをサポートし,トーテムポールPFCなどの中高電圧高効率アプリケーションで広く使用されています., LLC共鳴変換機,サーバー電源,PVマイクロインバーター,チタンレベルのエネルギー効率基準を満たす.

V. 典型的な応用シナリオ

高周波,高効率,高度な統合,高い信頼性といった主な利点を利用し,TIのGaN半ブリッジ電源ステージは,次世代の高性能電子機器のコア電源ステージソリューションになりました主要なアプリケーションシナリオは4つの主要分野をカバーしています.第一に,サーバー電源を含む高効率のスイッチング電源,工業用電源と新エネルギー用高速充電電源■高周波設計は設備のサイズを削減し,フルロード効率を向上させ,高級エネルギー効率認証要件を満たします.光伏マイクロインバーターに使用される高電圧のGaN半橋構造により,高効率のエネルギー変換が可能になり,機器のエネルギー消費を削減できます.モーター駆動システム低電圧高電流のGaN半ブリッジが精密な速度制御と低損失操作を可能にするBLDCブラシレスモーターおよびサーボモーターの高周波駆動アプリケーションに適しています.第四に高周波共鳴変換機:LLCやDCXのような共鳴トポロジーでは,GaN装置の高速スイッチ機能によりソフトスイッチ操作が可能になります.切り替え損失を完全に排除し,電力の密度を最大化する.