Renesas вывела нитрид галлия в низковольтные применения: четыре транзистора на 100 В
Четыре транзистора E-типа на нитриде галлия имеют сопротивление открытого канала от 1,2 до 5 мОм и выводятся в корпусах, совместимых с кремниевыми MOSFET. Добротность при жёстком переключении у них ниже на 35%, при мягком — на 63%, а заряд обратного восстановления отсутствует.
Renesas Electronics расширила линейку приборов на нитриде галлия (GaN) в область низких напряжений, выпустив четыре дискретных силовых транзистора на 100 В с нормально закрытым каналом (E-типа). Приборы RTP100E005G1FL, RTP100E2P6G1FL, RTP100E1P8G1FL-DSC и RTP100E1P2G1FL-DSC предназначены для преобразования энергии в дата-центрах для ИИ, человекоподобных роботах, системах автоматизации производства, промышленных приводах, электроинструменте и солнечных микроинверторах.
Для приборов заявлена добротность при жёстком переключении до 35% ниже, а при мягком — до 63% ниже, чем у сопоставимых GaN-приборов. Выводы у них совместимы с кремниевыми, чтобы упростить переход с решений на обычных MOSFET.
Преобразователи в дата-центрах обычно работают на частотах переключения в несколько сотен килогерц. Переход на распределение постоянного тока напряжением 800 В и шины 48 В в инфраструктуре для ИИ тоже подталкивает частоты вверх, возможно в область мегагерц, чтобы уменьшить габариты пассивных элементов и поднять удельную мощность. По словам Renesas, её низковольтные GaN-приборы рассчитаны именно на такие ступени преобразования: у них малый суммарный заряд затвора (Qg) и выходной заряд (Qoss), что снижает потери на переключение.
Заряд обратного восстановления (Qrr) у приборов нулевой, то есть связанные с обратным восстановлением потери, свойственные обычным кремниевым приборам, отсутствуют. Компания утверждает, что потери на переключение можно снизить на 40–70% в зависимости от применения, а удельная мощность на уровне системы — вдвое превысить показатели сопоставимых кремниевых решений.
Меньшее сопротивление открытого канала призвано снизить потери проводимости, а варианты охлаждения через нижнюю сторону корпуса или через обе стороны дают разные подходы к отводу тепла. Приборы выпускаются в нескольких корпусах, совместимых с MOSFET, и охватывают диапазон сопротивления открытого канала от 1,2 до 5 мОм. По словам Renesas, выбор корпусов позволяет разработчикам повторно использовать имеющуюся разводку печатной платы с небольшими изменениями.
Приборы применимы, в частности, для синхронного выпрямления, многофазных понижающих преобразователей и приводов двигателей. Сочетание малых зарядов затвора и выхода с быстрым переключением нацелено на уменьшение габаритов магнитных и прочих пассивных элементов в высокочастотных силовых каскадах.
«Заказчики, переходящие на GaN следующего поколения для ИИ-серверов, робототехники, промышленных приводов и систем на возобновляемых источниках, ищут способы получить более эффективное преобразование энергии во всё более компактных системах, — сказал Акхил Наир, старший директор направления низковольтных GaN в Renesas. — Наше семейство низковольтных GaN даёт тот КПД, характеристики переключения и удельную мощность, которых разработчики ждут от нитрида галлия, и при этом существенно упрощает переход с существующих решений на кремниевых MOSFET».
Новые транзисторы выполнены по технологии GaN E-типа, которая обеспечивает нормально закрытое состояние. По словам Renesas, совместимые с кремниевыми корпуса призваны облегчить внедрение в разработках, где сейчас применяются кремниевые MOSFET. Компания указывает также на выигрыш в КПД от 1 до 3% по сравнению с кремниевыми решениями за счёт отсутствия потерь обратного восстановления. Более высокие частоты переключения позволяют уменьшить магнитные элементы и площадь печатной платы, а меньшие потери — снизить требования к охлаждению.
Renesas позиционирует эти приборы для силовых каскадов, где удельную мощность системы ограничивают именно частота переключения, потери и тепловые условия, — прежде всего в инфраструктуре для ИИ и промышленном оборудовании.