česky english Vítejte, dnes je čtvrtek 20. červen 2024

STMicroelectronics představuje GaN produkty pro ještě menší a efektivnější napájecí zdroje

DPS 4/2022 | Články
Autor: STMicroelectronics

Společnost STMicroelectronics představila novou rodinu výkonových polovodičů GaN z produktové řady STPOWER, které dokážou výrazně omezit spotřebu energie a umožnit velmi kompaktní design u nejrůznějších elektronických zařízení. Cílovou aplikací je zde spotřební technika, jako jsou nabíječky, napájecí adaptéry, zdroje pro LED osvětlení, ale také zdroje napájení uvnitř televizorů či domácích spotřebičů.

Zmíněná zařízení se v obrovském objemu vyrábí po celém světě a díky rostoucí účinnosti mohou přispět k výraznému snižování emisí CO2. V případě vyšších výkonů se pak GaN produkty od ST rovněž uplatní v telekomunikačních zdrojích, při napájení průmyslových motorů, v solárních invertorech nebo jako pomocné napájecí zdroje v elektromobilech a jejich nabíječkách.

Obr. (jpg)

Nitrid galia (GaN) je polovodičový materiál se širokým zakázaným pásem podporující daleko vyšší napětí než v případě tradičního křemíku, aniž by to negativně dopadalo na odpor v sepnutém stavu, takže při vedení proudu dokážeme snižovat ztráty. Produkty vyrobené touto technologií lze rovněž mnohem efektivněji spínat, což ve výsledku vede k velmi malým ztrátám při spínání. Schopnost pracovat na vyšších kmitočtech zase znamená menší pasivní součástky. Veškeré zmíněné funkce pak vývojářům umožní omezit celkové ztráty (generované teplo) a zlepšovat účinnost měničů. GaN proto umožňuje celkovou miniaturizaci napájecích zdrojů a snížení jejich hmotnosti.

Na základě externích analýz lze velikost běžné nabíječky mobilního telefonu díky prvkům GaN zmenšit až o 40 %, případně bude se stejnou velikostí dodávat větší výkon. Obdobné navýšení účinnosti a výkonové hustoty se také nabízí pro spoustu dalších spotřebních či průmyslových aplikací, včetně elektroniky v automobilech.

První součástkou nové rodiny tranzistorů G-HEMT (high electron mobility transistor) od ST se stává 650V SGT120R65AL (norm. off) s max. odporem v sepnutém stavu RDS(on) 120 mΩ, nejvyšší proudovou zatížitelností 15 A a Kelvin source pro optimální buzení hradla. K dispozici je nyní v kompaktním vysokonapěťovém pouzdru PowerFLAT 5 × 6 HV pro povrchovou montáž. Orientační cena se pohybuje na úrovni 3 USD/ks pro 1000 ks.

Ve vývoji jsou i další 650V GaN tranzistory, jako například SGT120R65A2S s RDS(on) 120 mΩ v moderním pouzdru 2SPAK™, eliminující klasické bondování čipu za účelem zvýšení účinnosti a spolehlivosti u výkonových a VF aplikací. Oba typy, jak SGT65R65AL, tak i SGT65R65A2S, disponují hodnotou RDS(on) 65 mΩ a jsou v provedení PowerFLAT 5 × 6 HV, resp. 2SPAK™. Sériová výroba těchto součástek se očekává ve druhé polovině letošního roku. Ve třetím čtvrtletí roku 2022 bude kromě toho formou vzorků k dispozici i nový kaskádní tranzistor GaN SGT250R65ALCS s RDS(on) 250 mΩ v pouzdrech PQFN 5 × 6 náležející do rodiny G-FET™.

Obr. 1 (jpg)

Rostoucí nabídka GaN

Řešení od ST zahrnuje hned několik různých typů produktů na bázi GaN technologie:

  • Řada G-HEMT™

Tyto tranzistory p-GaN (e-mode, norm. off) nabízejí nulový náboj Qrr a skvěle se hodí pro vysoké spínací frekvence. Řada G-HEMT™ od ST bude k dispozici pro napětí drain – source 650 V a 100 V.

  • Řada G-FET™

Toto řešení nabízí kaskádní čip GaN s nízkonapěťovým MOSFETem (norm. off). To přináší výhodu v použití standardních budičů hradla navržených pro tranzistory MOSFET. Rodina tranzistorů G-FET™ nabízí vysokou rychlost a mimořádně nízké Qrr. K dispozici bude pro napětí drain – source 650 V a 900 V.

  • Integrované GaN měniče

Vysokonapěťové měniče VIPerGaN obsahují 650V GaN HEMT tranzistor a pokročilý QR PWM kontrolér. Samozřejmostí je celá řada kontrolních a ochranných funkcí uvnitř čipu.

Řada MASTERGAN je moderní výkonovou strukturou typu „system-in-package“ integrující budič hradla se dvěma tranzistory GaN pracujícími v konfiguraci půlmůstku. Řešení je snadno použitelné a plně využívá rychlostí prvků GaN, zahrnuje buzení a také bezpečnostní funkce, čímž snižuje složitost návrhu i celkové náklady.

  • Řada budičů GaN STDRIVE®

Tyto součástky jsou budiči hradel půlmůstků pro GaN tranzistory nebo výkonové N kanálové MOSFET tranzistory. Vysokonapěťová část na straně napájení je specifikovaná do napětí 600 V a bude vhodná pro návrhy s napětím na sběrnici do 500 V. Díky vysoké proudové zatížitelnosti, malému zpoždění a podpoře napájecího napětí již od 5 V jsou součástky vhodné pro buzení rychlých Si FET a GaN tranzistorů.

Více informací naleznete na webových stránkách ST.

Odkazy:

[1] www.st.com/gan-transistors

[2] www.st.com/gan-hemt-transistors