Amplificador de graves com transistor de potência de nitreto de gálio 600 W de alta eficiência

(https://epc-co.com/epc/Products/eGaNFETsandICs/EPC2204.aspx)
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Tudo começou com o design dos meus novos alto-falantes. Há muito tempo que gosto, por hobby, de vários projetos de áudio, por vezes bastante longos e complexos. Desta vez, meu hobby coincidiu com um possível direcionamento futuro da atividade profissional.





Nos últimos anos, os transistores de nitreto de gálio (GaN) tornaram-se cada vez mais comuns na eletrônica de potência. Devido às suas características excepcionais, esses transistores estão desempenhando um papel cada vez mais importante em conversores de chaveamento em miniatura de vários tipos com densidades de potência muito altas, muitas vezes excedendo 100 W / cm 3 . A eficiência dos conversores baseados em transistores GaN pode chegar a 99,5%. Devido à expansão da faixa de frequência de conversão para as unidades de MHz, os componentes magnéticos (bobinas, transformadores) também diminuem de tamanho significativamente.





No entanto, os projetistas de conversores enfrentam vários desafios na implementação de projetos práticos de transistores GaN. Os melhores representantes vêm em design de estrutura aberta, os drivers para conduzir os transistores GaN também são em miniatura. Há um problema significativo na otimização do circuito e da topologia do circuito de porta em vista das enormes velocidades de comutação. Também deve ser lembrado que em transistores de nitreto de gálio não há virtualmente nenhum diodo de corpo parasita familiar de chaves MOSFET, o que afeta a aplicação.





, , , , .





, () GaN- :





  • 80 , 20





  • 600





  • 98%, 96%





  • 50





  • 1 , 10





  • 50 /





  • « » 1.5-15





  • (SMBus)





Diagrama de blocos simplificado.
.

() Lattice MachXO2, . , , . , , , UVLO- - , , . . , , 5 . SMBus .





. 35 70 , . 76 36 18 , , , .





Protótipos empacotados.
.

, , TDK/Epcos Ferroxcube, , , . . , .





Frequência de ressonância natural, medida com um analisador de rede vetorial.
, .

, , 33 , 20 10 . , , . , " ", . - "" ( , ), , , .





Gráfico de corrente de saturação, shunt 0,003 Ohm
, 0.003

LC- . , .





, . . () , , , , . 10 0.005%, 0.015%, "-0.5dB" - 0.035%. " ", 0.0005% , , .





Espectro harmônico típico em 10 W.
10 .

, 200 .





. . , ERR SMBus-.





- dV/dt dI/dT , . .





O tempo de subida / descida na saída de meia ponte é menor que 2 ns, a oscilação é de cerca de 50V.
/ 2 , 50.

- ( ) , (ADuM12x ) .





:





O feixe azul é a tensão de saída, o feixe verde é o sinal de controle.
- , - .

:





USB->I2C CH341A. , , .





, (buck-, boost- LLC) .





Módulo bifásico universal.
.

, . , PSemi , - , , . , PSemi PE29102, , NRND . - , , , -, , .





, EPC , , .





, , , , - , , , , . RevoGaN 8020.





- - .





:





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