Da Texas Instruments stadio di potenza a GaN a driver integrato e ad alta tensione

Pubblicato il 6 maggio 2016

Texas Instruments ha reso disponibili delle innovative unità campione di stadio di potenza con transistor a effetto di campo (FET) da 70 mΩ al nitruro di gallio (GaN) a 600 V, diventando di fatto il primo e unico produttore di semiconduttori a offrire pubblicamente una soluzione a GaN a driver integrato e ad alta tensione. Il nuovo stadio di potenza 12-A LMG3410, abbinato ai controllori di conversione di potenza analogici e digitali di TI, permette ai progettisti di creare soluzioni più piccole, efficienti e dalle prestazioni superiori rispetto ai prodotti basati su FET al silicio. Questi vantaggi risultano di particolare rilievo in applicazioni ad alta tensione isolate per i settori industriale, delle telecomunicazioni, del computing aziendale e dell’energia rinnovabile.

“Con oltre 3 milioni di ore di test di affidabilità, il modulo LMG3410 permette ai progettisti di sfruttare il potenziale del nitruro di gallio e ripensare la loro architettura e i sistemi di potenza in modi prima non ipotizzabili”, spiega Steve Lambouses, vicepresidente di TI per le soluzioni di alimentazione ad alta tensione. “Fedele alla reputazione di TI per le capacità produttive e all’estesa expertise dell’azienda nella progettazione di sistemi, il nuovo stadio di potenza rappresenta un passo strategiconel mercato del GaN”.

Grazie al driver integrato e a caratteristiche quali la corrente recuperata inversa pari a zero, l’unità LMG3410 garantisce prestazioni affidabili, in particolare in applicazioni hard-switching in cui può ridurre drasticamente, fino all’80%, le perdite dovute a commutazione. Diversamente dai FET al GaN autonomi, il pratico LMG3410 integra l’intelligenza necessaria alla protezione da guasti per temperatura, corrente e blocco per sottotensione (UVLO, Undervoltage Lockout).

Il modulo LMG3410 è il primo circuito integrato a semiconduttori con FET al GaN prodotti da TI. Anni di expertise nelle tecnologie di produzione e processo hanno consentito a TI di creare i propri dispositivi al GaN in uno stabilimento compatibile con il silicio e di qualificarli con prassi che superano gli standard tipici JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council), garantendo l’affidabilità e la robustezza del nitruro di gallio per casi d’uso proibitivi. Il pratico package favorisce l’adozione delle strutture di potenza al GaN in applicazioni quali convertitori CA/CC dei controllori di fattore di potenza (PFC), convertitori del bus CC ad alta tensione e inverter fotovoltaici.

Densità di potenza raddoppiata. Lo stadio di potenza da 600 V offre una riduzione del 50% nelle perdite di potenza su un PFC totem-pole, rispetto ai moderni convertitori di fattore di potenza amplificati al silicio. La riduzione numerica sulla distinta di base e la maggiore efficienza permettono una diminuzione fino al 50% delle dimensioni dell’alimentazione.

Induttanza parassita del package inferiore. Il package QFN (quad flat no-lead, quadrato piatto senza conduttori) 8 mm x 8 mm del nuovo dispositivo riduce la perdita di potenza, le sollecitazioni di tensione del componente e l’interferenza elettromagnetica (EMI) rispetto alle soluzioni a GaN discrete.

Potenziali nuove topologie. La corrente recuperata inversa pari a zero del GaN trae vantaggio dalle nuove topologie di commutazione, incluse le topologie PFC totem-pole ed LLC, per aumentare la densità di potenza e l’efficienza.

Per offrire maggiore supporto ai progettisti che utilizzano la tecnologia al GaN per i propri design, TI sta introducendo nuovi prodotti che espandono l’ecosistema GaN. Il modulo LMG5200POLEVM-10, un modulo di valutazione POL (point-of-load) da 48 V a 1 V, includerà il nuovo controllore FET al GaN TPS53632G, abbinato allo stadio di potenza FET al GaN LMG5200 da 80 V. La soluzione offre un’efficienza del 92% in applicazioni industriali, delle telecomunicazioni e di comunicazione dati. TI offre un kit di sviluppo che include una scheda figlia a semiponte e quattro campioni di circuito integrato LMG3410. Un secondo kit contiene una scheda madre di valutazione a livello di sistema. Quando utilizzati insieme, i due kit permettono l’immediato collaudo al banco e la progettazione.

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