随着可持续的能源概念的推广,用于能源转换和传输的高能效电力电子正变得越来越重要。德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所(IAF)开发了一种高度集成的氮化镓(GaN)电压转换器,该转换器采用紧凑的封装,具有极高的资源效率,并且可以模块化的方式使用。
电压转换器紧凑的系统设计通常很难与支配GaN电力电子市场的分立标准组件保持一致。为了解决这个问题,Fraunhofer IAF的科学家将其基于GaN的集成电源电路(GaN电源IC)作为半桥嵌入了印刷电路板(PCB)中,该电路板具有所有关键布线,包括栅极和直流链路电容器。此种方法适用于所有600V应用的极其紧凑和高效的电压转换器。它允许进行可靠的模块化系统设计,从而简化了设计和生产过程。
凭借其在半桥电路中的GaN功率IC,Fraunhofer IAF在350V时已经实现了超过98.8%的DC-DC效率,并且在250V的连续操作和谐振操作中展示了40MHz的高开关频率。
通过PCB嵌入实现高度集成的半桥电路
研究人员与项目合作伙伴博世(Bosch)和斯图加特大学(University of Stuttgart)一起设计了仅12mm宽,0.4mm扁平的PCB封装,集成了两个单片GaN电源IC作为半桥,并为封装中已经存在的栅极驱动器和DC链路电容器提供了关键的去耦电容器。嵌入技术消除了对键合线的需求,这也使寄生电感最小。因此,GaN IC和电容器之间的关键连接已经得到优化,用户不再需要精心设计。
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