Les derniers circuits intégrés GaN offrent plus de vitesse, d'efficacité et de densité de puissance

Apr 08, 2024

Grâce à sa vitesse de commutation rapide, sa bonne conductivité thermique et sa faible résistance à l'état passant, la technologie du nitrure de gallium (GaN) a gagné du terrain dans l'industrie des semi-conducteurs de puissance. Les entreprises de semi-conducteurs continuent d’exploiter la technologie GaN pour fabriquer des dispositifs électriques efficaces adaptés à une utilisation dans un large éventail d’applications.

Dans cet article, nous passons en revue la dernière génération de dispositifs GaN récemment introduits sur le marché.

De son côté, STMicroelectronics (ST) a présenté deux convertisseurs de puissance haute tension VIPerGaN, à savoir : le VIPerGaN100 et le VIPerGaN65. La famille de convertisseurs de puissance VIPerGaN intègre un transistor à haute mobilité électronique (HEMT) et un contrôleur avancé de modulateur de largeur d'impulsion (PWM) pour obtenir une densité de puissance plus élevée, un rendement plus élevé et une taille et un coût de PCB réduits.

ST affirme que ces nouveaux dispositifs visent à répondre aux exigences de conception des convertisseurs flyback quasi-résonants (QR) de puissance moyenne à commutateur unique. Le VIPerGaN100 répond aux exigences des convertisseurs flyback avec une puissance de sortie de 100 W, tandis que le VIPerGaN65 est spécialement fabriqué pour les convertisseurs flyback avec une puissance de sortie de 65 W.

Les dispositifs VIPerGaN intègrent un transistor de puissance GaN en mode amélioration de 650 V et prennent en charge le fonctionnement en mode quasi-résonant. La combinaison du mode quasi-résonant, de la prise en charge du temps de suppression dynamique et de la prise en charge de la synchronisation par vallée se combine pour réduire la perte de commutation. Ces fonctionnalités améliorent également l’efficacité globale dans toutes les conditions de ligne d’entrée et de charge, affirme l’entreprise.

Selon ST, les convertisseurs de puissance sont optimisés pour une fiabilité et une protection élevées car ils disposent de mécanismes de sécurité et de protection robustes qui incluent une protection contre les surtensions, une protection contre la surchauffe (OTP), une protection contre les surcharges (OLP), une protection contre les baisses de tension, etc.

Les deux appareils sont proposés en boîtiers QFN de 5 mm × 6 mm. Les applications cibles de ces convertisseurs haute tension incluent les alimentations à découpage (SMPS) pour les chargeurs USB-PD, les contrôleurs de bâtiments intelligents, les appareils électroménagers, la climatisation, les compteurs intelligents, l'éclairage et d'autres applications industrielles.

Parallèlement, ST affirme que les convertisseurs de puissance sont respectueux de l'environnement car ils sont fabriqués pour répondre aux spécifications mondiales d'économies d'énergie et d'émissions nettes de carbone nulles. Plus d’informations sont disponibles dans les fiches techniques du VIPerGaN100 et du VIPerGaN65.

Cherchant à permettre une conversion de puissance transparente dans les applications d'alimentation DC-DC, EPC a annoncé une paire de dispositifs IC d'étage de puissance basés sur GaN dans son portefeuille de circuits intégrés ePower Stage. Les dispositifs comprennent une interface logique d'entrée, un changement de niveau, une charge d'amorçage et des circuits tampons de commande de porte. Sont également inclus des transistors à effet de champ (FET) de sortie basés sur GaN.

La société affirme que les circuits intégrés d'étage de puissance intégrés permettent aux concepteurs de réaliser des configurations et des conceptions simples de dispositifs et de solutions d'alimentation robustes. Cela permet également d'économiser de l'espace sur le PCB et d'augmenter l'efficacité et les performances globales.

EPC affirme que ses EPC23103 et EPC23104 ont été conçus pour augmenter la densité de puissance tout en simplifiant les conceptions pour différentes exigences d'alimentation dans les centres de données, les entraînements motorisés ainsi que les amplificateurs audio de classe D.

Les nouveaux circuits intégrés d'étage de puissance comprennent un pilote de grille en demi-pont intégré à des FET internes côté haut et côté bas. Selon la société, les FET sont intégrés au pilote de grille en demi-pont en utilisant la technologie GaN IC propriétaire de la société.

Les appareils présentent une faible résistance à l'état passant. En tant que tel, l'EPC23103 a une résistance à l'état drain-source de 7,6 mΩ au niveau des FET côté haut et côté bas, tandis que l'EPC23104 a une résistance à l'état drain-source de 11 mΩ au niveau des FET côté haut et côté bas.

Une faible résistance à l'état passant garantit une vitesse de commutation rapide. Bien que les deux appareils prennent en charge une tension d'entrée maximale de 100 V et puissent fonctionner confortablement avec une tension minimale de 80 V, l'EPC23103 a un courant de charge d'étage de puissance de 25 A tandis que l'EPC23104 a un courant de charge d'étage de puissance de 15 A.

Les appareils sont conditionnés dans un boîtier QFN de 3,5 mm × 5 mm. Le boîtier QFN thermiquement amélioré de l'appareil permet une faible résistance thermique de la jonction au dissipateur thermique supérieur. Plus d’informations peuvent être trouvées dans les fiches techniques de l’EPC23103 et de l’EPC23104.