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Para permitir una mejor eficiencia para aplicaciones de carga rápida de bajo consumo, Texas Instruments anunció recientemente tres nuevos miembros de su cartera de GaN que ofrecen una huella general más pequeña. Mientras los diseñadores trabajan para mejorar el manejo de energía de los convertidores AC-DC, la tecnología GaN de baja potencia ofrece soluciones más pequeñas y livianas que mejoran el rendimiento térmico de los convertidores.
Los últimos chips GaN de TI permiten a los diseñadores reducir el tamaño de los convertidores de potencia manteniendo la eficiencia y mejorando el rendimiento térmico.
En comparación con el silicio, el GaN tiene muchas propiedades, como una banda prohibida más grande, lo que lo hace ideal para aplicaciones de electrónica de potencia. Por esta razón, muchas organizaciones han trabajado para desarrollar FET de GaN más pequeños y eficientes para los diseñadores.
En este artículo, analizamos más de cerca los nuevos FET de GaN de TI y ponemos las especificaciones mejoradas en contexto con una aplicación de conversión de energía de ejemplo. Además, discutiremos la tendencia más amplia hacia la tecnología GaN para explorar cómo el material podría conducir a una mejor eficiencia y dispositivos de energía más pequeños.
Conmutación de alto voltaje
Una ventaja importante del GaN en comparación con el silicio es su mayor tolerancia al voltaje inverso combinada con una resistencia de encendido mejorada, lo que lo hace ideal para conmutar fuentes de alimentación que dependen en gran medida de interruptores de baja resistencia. Además, GaN tiene un tiempo de conmutación más rápido en comparación con el silicio, minimizando las pérdidas de energía al encender y apagar el transistor. TI explora estas cuestiones en su artículo técnico sobre los beneficios de menor consumo de energía de la tecnología GaN.
Además del FET de GaN, cada dispositivo LMG362x cuenta con controladores de puerta y emulación de medición de corriente, lo que permite un rendimiento mejorado con menos pérdida de energía y menos componentes.
Cada nuevo miembro de la línea de productos GaN de TI, LMG3622, LMG3624 y LMG3626, ofrece una tolerancia de voltaje inverso de 650 V, lo que permite a los diseñadores aumentar los voltajes máximos que se pueden manejar en pequeños convertidores de potencia. Además, la resistencia de cada FET de GaN varía desde 270 mΩ hasta 120 mΩ para el LMG3622, lo que permite a los diseñadores encontrar el compromiso óptimo entre precio y eficiencia para sus aplicaciones específicas.
Seguridad integrada
Además de las ventajas que ofrecen los FET de GaN en los circuitos integrados, cada chip también incluye varios bloques clave que simplifican el proceso de desarrollo con la serie LMG362x. El controlador de puerta interno permite principalmente que los chips se utilicen con controladores estándar de la industria, lo que garantiza que encender y apagar el FET de GaN sea lo más fácil posible.
Además del controlador de puerta, cada IC también está equipado con una emulación de medición de corriente para permitir a los diseñadores monitorear la corriente de salida del FET de GaN de manera eficiente desde el punto de vista energético. Mientras que otros circuitos integrados de GaN pueden requerir una medición directa de la corriente de salida a través de una resistencia en derivación, la serie LMG362x utiliza una replicación escalada de la corriente de salida para reducir el consumo de energía y eliminar la necesidad de componentes pasivos grandes. Puede encontrar más información en la hoja de datos del LMG3622.
Al emular la medición de corriente, los diseñadores pueden reducir el consumo de energía de las resistencias en derivación externas, mejorando el rendimiento térmico de los pequeños convertidores de potencia.
Los periféricos incluidos en los circuitos integrados GaN de TI permiten en última instancia a los diseñadores reducir el tamaño de sus convertidores de potencia al reducir la cantidad de componentes pasivos e incorporar más funciones en el chip. La serie LMG362x ahora está disponible tanto en cantidades de producción como de preproducción.
Maximizando la eficiencia con GaN
Si bien es poco probable que GaN reemplace al silicio en el corto plazo, los beneficios de eficiencia que ofrece el material han permitido a los diseñadores reducir el tamaño de sus dispositivos y al mismo tiempo mejorar su rendimiento. Con el lanzamiento de la serie LMG362x de FET de GaN, este impulso podría continuar a medida que los diseñadores tengan más herramientas y recursos a su disposición.
A medida que más dispositivos incorporen los FET GaN de la serie LMG362x, será interesante ver cómo la electrónica de potencia se adapta al potencial de espacios más pequeños. De todos modos, aumentar la cantidad de dispositivos electrónicos alimentados con GaN es sin duda un beneficio tanto para los diseñadores como para los consumidores y tiene el potencial de transformar la forma en que se alimentan los dispositivos electrónicos.
Todas las imágenes son cortesía de Texas Instruments.
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