Renesas Electronics Corporation introducerer branchens første tovejs-switch, der bruger GaN-teknologi i depletion-mode (d-mode) procesteknologi, og som er i stand til at blokere både positive og negative strømme i én komponent med integreret DC-blokering. Højvolt-kredsen TP65B110HRU, der er rettet mod enkelttrins solcelle-mikroinvertere, AI-datacentre og integrerede opladere til elbiler, forenkler dramatisk designet af strøm-invertere og erstatter konventionelle back-to-back FET-switche med en enkelt lavtabs, hurtigskiftende og letstyret enhed.
Dagens højeffektkonverteringsdesigns bruger envejs silicium- eller siliciumcarbid (SiC)-switche, som kun blokerer strøm i én retning, når de er i slukket tilstand. Som et resultat skal strømkonvertering opdeles i trin med flere skiftede brokredsløb. For eksempel bruger en typisk solcelle-mikroinverter en fuld bro med fire skiftere til at konvertere fra DC til DC i det første trin, efterfulgt af et andet trin for at producere den endelige AC-udgang til nettet. Selv i takt med at elektronikindustrien bevæger sig mod mere effektive et-trins-konvertere, skal ingeniører arbejde sig omkring iboende switching-begrænsninger. Mange af nutidens enkelttrin-designs bruger konventionelle envejs-switche back-to-back, hvilket resulterer i en firedobbelt stigning i antallet af switche og reduceret effektivitet.
Tovejs GaN ændrer dette landskab fuldstændigt. Ved at integrere en tovejs blokeringsfunktion på et enkelt GaN-produkt kan effektkonverteringen opnås i én komponent med deraf følgende færre switche. En typisk solcelle-mikroinverter kræver for eksempel kun to højspændings Renesas SuperGaN tovejs-enheder, hvilket eliminerer de mellemliggende DC-link-kondensatorer og halverer antallet af switche. Derudover skifter GaN-produkter hurtigt med lav lagret ladning, hvilket muliggør højere switchfrekvenser og højere effekttæthed. I en virkelig implementering af en et-trins solcelle-mikroinverter demonstrerede den nye GaN-arkitektur en effekteffektivitet på over 97,5 procent med eliminering af back-to-back-forbindelser og langsomme silicium-switche.
Kombination af robust ydelse og pålidelighed med siliciumkompatible drivere
Renesas’ felttestede 650V SuperGaN-enheder er baseret virksomhedens egen ”normally-off” teknologi, der er nem at styre og meget robust. TP65B110HRU kombinerer en højspændings tovejs d-mode GaN-chip sampakket med to lavspændings silicium MOSFET’er med høj tærskelspænding (3V), høj gate-margin (±20V) og indbyggede dioder for effektiv omvendt ledning. Sammenlignet med tovejs GaN-enheder i enhancement mode (e-mode) tilbyder Renesas’ tovejs GaN-switch kompatibilitet med standard gate-drivere, der ikke kræver negativ gate-bias. Dette resulterer i et enklere, billigere gate-loop-design og hurtig, stabil switching i både blød og hård switching-drift uden ydelsesforringelse. Effektkonverteringstopologier, der kræver hård switching, såsom Vienna-ensretteren, kan drage fordel af dens høje dv/dt-kapacitet på >100 V/ns, med minimal ringning og korte forsinkelser under tænd/sluk-overgange. Renesas GaN-enheden muliggør ægte tovejs switching med høj robusthed, høj ydeevne og brugervenlighed.
