Selv om GaN (galliumnitrid) i snart et årti har været foreslået som en alternativ løsning i invertere og motordrev, så er der kun et fåtal af GaN-applikationer i dette fagområde. GaN har bevist sin funktion mange andre steder – som i ladere – men først nu bliver GaN afprøvet for alvor inden for motordrev, og nu begynder en række gode løsninger at dukke op.
GaN trækker kke alene størrelsen ned. GaN gør også højere effekt-outputs inden for en given kapslingsstørrelse mulig, da GaN udvikler betydeligt mindre varme(tab). Det fører til mere pålidelige løsninger trods de højere effektniveauer. Det letter også den fremtidige integration. I figuren kan vi se sammenligningerne med diskrete MOSFET- og IGBT-designs, hvor GaN leverer rådighedseffekter op til 300W uden ekstern køleplade. Og kan man fjerne kølepladen, så falder både vægt og pris i/af designet, ligesom konstruktionen bliver lettere at fremstille.
En analyse af GaN versus IGBT’er – de traditionelle løsninger op til 3kW/650V – viser, at GaN har op til seks gange mindre turn-on tab og op til ni gange mindre turn-off tab. De lave ledertab i GaN betyder yderligere, at ydelsen ved lave belastninger for denne teknologi er ekstremt god. IGBT’er har et ”knækpunkt” eller tærskelspænding, så de tænder ikke, før systemet når 0,7V. Det betyder, at mens IGBT’er og GaN begge udviser en høj effektivitet ved store belastninger, så falder effektiviteten ved måske 20 procents belastning bogstaveligt talt ud over klippen for IGBT-løsningen.
Styringen af GaN-komponenter har hidtil været en begrænsning, ikke mindst, da de fleste IGBT’er styres ved 15V: En ICeGaN’s HEMT-løsning, som den Cambridge GaN Devices (CGD) har udviklet, kan kontrolleres med alt mellem 9 og 20V, så 15V er præcis i ICeGaN’a sweet-spot. Det er især populært på et modnet marked. Så når man fortæller designere af motordrev – som har brugt IGBT’er hele deres liv – at de skal designe en stram loop-styring og en speciel 0 til 6V gate-driver, så giver det masser af panderynker. CGD’s direkte erstatning af driver-kredsløbet er derimod en helt enkel plug-and-play erstatning, og dét er lettere at sluge for selv meget konservative designere.
Læs mere om CGD’s fremsynede effektstyringer til moderate nominelle effekter i Aktuel Elektronik 01/2025, der er i posten – og på http://www.techmedia.dk – 21. januar.
