En el mundo electrónico actual, se necesitan convertidores de energía desde dispositivos médicos, cargadores de teléfonos celulares y portátiles hasta fuentes de alimentación auxiliares.tensiones de entrada variables, y los protocolos de carga inteligentes complican los diseños de potencia y convertidores y requieren una mayor eficiencia energética.
En la última década, han surgido nuevas tecnologías de conmutación que utilizan circuitos integrados (CI) en chip con nitruro de galio (GaN).Así que los diseñadores de convertidores de potencia se enfrentan a desafíos y soluciones.
El semiconductor GaN tiene una banda muy ancha; a 3,4 eV, la banda es más de tres veces mayor que la de un semiconductor de silicio.Los semiconductores GaN pueden funcionar a voltajes y temperaturas más altas hasta +400 ° C, por lo que son adecuados para aplicaciones de mayor potencia, en frecuencias más altas y en aplicaciones de radiofrecuencia (RF) y 5G.
En las aplicaciones de convertidores de potencia, el IC GaN optimiza las pérdidas relacionadas con los transistores, como la impedancia de serie (RDS (ON) y la capacitancia paralela (COSS) en una dimensión general más pequeña que el IC de silicio.Dentro de la misma huella que el IC de silicioEsta característica permite a los diseñadores reducir o eliminar los radiadores voluminosos.
Sin embargo, el control de los transistores GaN puede ser engorroso. The ability of this type of transistor to withstand high frequencies means that the control driver must be physically close to this transistor in order to eliminate delays and effectively reduce the switching speed of this transistor to avoid unnecessary electromagnetic interference (EMI). Power converter designers using GaN eliminate these challenges by using a single device that combines a high voltage power switch for the primary side (input) with a control IC for the secondary side (output) and a feedback circuit.
Características detalladas del funcionamiento del interruptor
Power Integrations utiliza sus productos PopwiGaNTM Technical InnoSwitch3 y ha desarrollado múltiples series de estos dispositivos de embalaje. InnoSwitch3-CP series transfer switch IC (Figure 1) uses a quasi-resonant (QR) anti-excitation controller to provide a constant voltage (CV)/constant current (CC) output to achieve a constant power (CP) curve.
Los lados primario y secundario de este IC están aislados eléctricamente,pero la tensión de salida y la información de corriente se transmite desde el controlador secundario al controlador primario a través de acoplamiento inductivoLa tecnología de comunicación FluxLink proporciona información rápida y precisa para una respuesta transitoria de carga rápida y frecuencias de conmutación de hasta 70 kHz.
Innovaciones de energía InnoSwitch3-CP Serie Interruptor de cambio de IC
Figura 1: Los controladores primarios y secundarios de la serie InnoSwitch3-CP son aislados eléctricamente, pero la retroalimentación se puede compartir a través de un enlace de flujo (línea punteada).Innovaciones energéticas)
Los circuitos integrados de la serie InnoSwitch3-CP manejan una potencia de 50 W a 100 W sin necesidad de disipador de calor, lo que reduce el volumen total de la fuente de alimentación.Estos componentes tienen un voltaje de funcionamiento continuo nominal de 650 V, pero pueden soportar sobretensiones de hasta 750 V.
Para las fuentes de alimentación que utilizan circuitos integrados de la serie InnoSwitch3-CP, se alcanza una eficiencia energética del 94% dentro del rango de carga permitido, mientras que los interruptores basados en silicio son aproximadamente 90% eficientes energéticamente.La serie InnoSwitch3-CP no sólo es eficiente energéticamente, sino que también tiene un consumo energético extremadamente bajo (menos de 30 mW), lo que ayuda a cumplir con las regulaciones mundiales de eficiencia energética.
Para garantizar la seguridad y extender la vida útil de los componentes, el IC de la serie InnoSwitch3-CP proporciona un aislamiento galvánico mejorado de 4000 VAC entre los lados primario y secundario,cumple con los laboratorios de aseguradores (UL) 1577, y cada unidad pasa la prueba HIPOT. Otras funciones de seguridad incluyen la detección y respuesta a los transistores de efecto de campo del rectificador síncrono (SR FET) de circuito abierto de puerta,bajo voltaje o sobrevoltaje de la línea de entradaEl controlador de IC también limita la sobrecorriente y se apaga antes de que ocurra el sobrecalentamiento.
Los circuitos integrados de la serie InnoSwitch3-EP (Figura 2) son similares a los de la serie InnoSwitch3-CP. Estos circuitos integrados no están optimizados para una sola potencia de salida constante,pero utilizar la tecnología de regulación lateral secundaria ponderada (SSR) para promediar los voltajes de salida de múltiples canales en señales de control.