Las columnas anteriores de esta serie han discutido los beneficios de los FET eGaN®, su potencial para mejorar el rendimiento en varias aplicaciones y las técnicas para maximizar el rendimiento de los transistores GaN. Este artículo describe una nueva familia de FET eGaN que mantiene la ley de Moore con mejoras significativas en las cifras de mérito de conmutación clave que amplían la brecha de rendimiento con los MOSFET de potencia en la conversión de potencia de alta frecuencia.
Las columnas anteriores de esta serie han discutido los beneficios de los FET eGaN®, su potencial para mejorar el rendimiento en varias aplicaciones y las técnicas para maximizar el rendimiento de los transistores GaN. Este artículo describe una nueva familia de FET eGaN que mantiene la ley de Moore con mejoras significativas en las cifras de mérito de conmutación clave que amplían la brecha de rendimiento con los MOSFET de potencia en la conversión de potencia de alta frecuencia.
Mayor capacidad actual
Anteriormente, varios dispositivos tenían que conectarse en paralelo para aumentar la corriente de salida en los convertidores CC-CC basados en eGaN FET [1]Los FET eGaN de mayor rendimiento se pueden conectar en paralelo para obtener una mayor potencia de salida, pero una mayor cantidad de componentes reduce la densidad de potencia del sistema al tiempo que aumenta el costo y la complejidad. Una nueva familia de eGaN FET demuestra una reducción significativa en la resistencia (RDS(on)), lo que permite aplicaciones de convertidor CC-CC basadas en eGaN FET de alta densidad de potencia y alta corriente. La Figura 1 muestra los FET eGaN de última generación con rangos de voltaje de 30 V a 100 V y resistencias de encendido de 1,0 mΩ a 2,4 mΩ. La nueva familia de cuarta generación también incluye el EPC2019 de 200 V con una resistencia de encendido típica de 33 mΩ y un tamaño muy pequeño.
Figura 1: Comparación de resistencia de los FET eGaN de segunda y cuarta generación.
Mayor velocidad de conmutación
Como se muestra en la Figura 1, la resistencia de encendido reducida demuestra la capacidad de la familia más reciente de FET eGaN para reducir las pérdidas de conducción estática requeridas para el funcionamiento de alta corriente, pero esta métrica no es sinónimo de rendimiento mejorado en el circuito. Diseños de convertidores de potencia de frecuencia donde las pérdidas de conmutación son a menudo el mecanismo de pérdida dominante.
En las transiciones de conmutación dura convencionales, las pérdidas de conmutación se ven afectadas principalmente por dos parámetros del dispositivo, QGD y QGS2. La carga de puerta a drenaje QGD, también llamada carga de espejo, controla el tiempo de transición entre el voltaje ascendente y descendente. QGS2, parte de la carga de la fuente de puerta desde el voltaje de umbral del dispositivo hasta el voltaje de meseta de puerta, controla los tiempos de transición de subida y bajada de corriente. La figura de mérito de conmutación dura (FOMHS) que se muestra a continuación se puede utilizar para comparar el rendimiento en el circuito de tecnologías de dispositivos específicos. [2] En varias aplicaciones de interruptor duro.
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