Модули DrGaNPLUS. Как начать работать с eGaN-транзисторами без лишней головной боли

Новые технологии не всегда принимаются сообществом разработчиков с распростертыми объятиями. Иногда даже самые прорывные продукты вначале вызывают недоверие. Не стала исключением и новая технология eGaN-транзисторов и транзисторных сборок от компании EPC.

Без сомнения, характеристики этих силовых ключей во многих случаях значительно превосходят характеристики привычных кремниевых транзисторов. eGaN имеют меньшее сопротивление открытого канала, большее быстродействие и удельную мощность, высокую стабильность свойств при воздействии радиации и изменении температуры. За последнее время на сайте компании Терраэлектроника [1, 2, 3, 4] и в ряде других изданий [5] стало появляться все больше статей, популяризирующих новые нитрид-галлиевые eGaN-транзисторы. Однако, несмотря на все это, лавинообразного и тотального перехода от традиционных кремниевых ключей к eGaN-транзисторам не происходит. Причина этого проста и заключается в достаточно консервативном настрое самих разработчиков.

У одного моего коллеги были проблемы с построением силового каскада имитатора солнечной батареи. Я спросил у него, пробовал ли он использовать новые eGaN? Он ответил, что не пробовал, так как это «темный лес». «Чтобы использовать eGaN, мне нужно читать как они устроены, искать драйвера, разбираться с особенностями разводки печатной платы, разводить эту плату, тратить время… Зачем, если у меня есть обычные кремниевые транзисторы, о которых я все знаю и которые меня устраивают?»

Моего друга легко понять – чтобы начать использовать eGaN, требуется потратить много времени. «А вдруг eGaN это очередной миф, и я только зря потрачу время?» Думаю, что мой товарищ не единственный, кто испытывает такие сомнения и страхи, и для кого переход с привычной кремниевой технологии на экзотическую eGaN кажется сплошной головной болью.

К счастью, компания EPC явно предполагала такой вариант развития событий. Практически одновременно с дискретными транзисторами и сборками на рынок было выпущено огромное количество оценочных и отладочных плат. Сейчас для каждого силового eGaN-ключа доступна как минимум одна отладочная плата полумостового преобразователя. Кроме того, существуют готовые оценочные платы и демонстрационные наборы (усилители, преобразователи напряжения, беспроводные передатчики мощности). Помимо перечисленных инструментов EPC предлагает и уникальные готовые модули DrGaN^PLUS.

DrGaN^PLUS представляют собой миниатюрные модули размером 11×12 мм, что меньше чем знакомая всем монета в 1 рубль (Рис. 1). Несмотря на столь малые габариты на плате модуля размещены: eGaN-полумост, драйвер транзисторов, фазосдвигающая логика, пассивные компоненты (Рис. 2).

Рис. 1. Внешний вид и сравнительные габариты модулей DrGaNPLUS.

Рис. 2. Функциональная схема модулей DrGaNPLUS.

Главным достоинством модулей DrGaN^PLUS является их универсальность. С одной стороны их можно использовать как готовый модуль в своих разработках, а с другой стороны – как готовую отладочную плату. В обоих случаях это дает целый ряд преимуществ:

• не требуется скрупулезное изучение структуры и особенностей работы eGaN-транзисторов;
• не требуется знание особенностей применения драйверов eGaN-транзисторов;
• не требуется изучение правил создания проводящего рисунка для печатной платы;
• возможность конфигурирования модуля для различных режимов работы в различных устройствах;
• возможность применения в составе различных устройств: усилители класса D, преобразователи напряжения и т.д.

Таким образом, разработчик может оценить все преимущества новых eGaN-транзисторов, не «погружаясь» в дебри и тонкости новой технологии. Это позволит сэкономить время и деньги, а так же быстро оценить потенциал новой технологии даже в составе уже готовых изделий!

В настоящее время существует два модуля DrGaN^PLUS: EPC9201 и EPC9203 (таблица).

EPC9201 – 30 В модуль, построенный на транзисторах EPC2015/EPC2023 и способный обеспечивать выходной ток до 40 А.

EPC9203 – 80 В модуль с выходным током до 20 А, построенный на транзисторах EPC2021.

Особо стоит отметить ключевые достоинства данных продуктов: широкий диапазон рабочих напряжений, малые габариты, высокие выходные токи и КПД. Так, например, для типового промышленного преобразователя 48/12 В на базе EPC9203 результирующий КПД с учетом всех потерь превышает 95% для всего диапазона выходных токов более 2 А. Для EPC9201 результирующий КПД для преобразователя 12/1 В составляет более 90% в диапазоне выходных токов от 6 до 26 А.

Рис. 3. КПД тестовых преобразователей на базе EPC9201 и EPC9203.

С точки зрения применения модулей EPC9201 и EPC9203 в составе уже существующих схем следует отметить возможность гибкой настройки схемы включения. С помощью внешних соединений они могут быть сконфигурированы для работы как от одного входного сигнала ШИМ (Рис. 4), так и от двух независимых ШИМ-сигналов управления плечами полумоста (Рис. 5). В случае схемы с одним входным ШИМ-сигналом используется встроенная схема формирования «мертвого времени».

Рис. 4. Управление полумостом модулей EPC9201 и EPC9203 с помощью одного ШИМ-сигнала.

Рис. 5. Управление полумостом модулей EPC9201 и EPC9203 с помощью одного ШИМ-сигнала.

В качестве заключения хочется еще раз отметить, что модули DrGaN^PLUS EPC9201 и EPC9203 помогут разобраться с особенностями новой технологии eGaN без погружения в тонкости физической и схемной реализации. Не нужно вгрызаться в научные статьи, вычитывать документацию на транзисторы и руководства по применению. Вместо этого можно сразу приступать к практическим действиям!

Посмотреть подробные характеристики модулей DRGANPLUS компании EPC