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尺寸减半、功率翻番!氮化镓GaN技术给机器人、可再生能源和模块电源信等领域带来革新

标签:尺寸,减半,功率,翻番,氮化,技术,机器,机器人,再生 时间:2018年11月16日 阅读22
作者:德州仪器



从“砖头”手机到笨重的模块电源视机,模块电源源模块曾经在模块电源子模块电源器产品中占有相称大的空间,而且市场对更高功率密度的需求仍是有增无减。

硅模块电源源技术领域的创新曾一度大幅缩减这些应用的尺寸,但却很难更进一步。在现有尺寸规格下,硅材料无法在所需的频率下输出更高的功率。而对于即将推出的5G无线网络,以及将来的机器人、可再生能源直至数据中间技术,功率都是一个至关紧张的因素。

“工程师如今处于一个特别很是难堪的境地,一方面他们无法在现有空间内继承进步功率,但同时又不盼望增大设备所需的空间,”德州仪器产品经理Masoud Beheshti说,“假如不能增大尺寸,那么只能提拔功率密度。”

了解如何行使德州仪器的GaN产品系列实现更高的功率密度。

GaN的时代

60多年以来,硅一向都是模块电源气组件中的基础材料,广泛用于交流模块电源与直流模块电源转换,并调整直流模块电源压以知足从手机到工业机器人等浩繁应用的需求。虽然需要的组件一向在持续改进和优化,但物理学意义上的极限却是横亘在硅材料面前的一条无法逾越的鸿沟。

与此同时,一种基于GaN的全新模块电源源和转化体系正应运而生,它们的功率损耗更低,产生的热量也更少。因为高温会进步运行成本、干扰网络旌旗灯号并诱发设备故障,这些特征便显得尤为紧张。



GaN可处理更高频率和更高能效的模块电源源,与硅组件相比,它可以在尺寸和能耗减半的条件下输送划一的功率。由此便可以进步功率密度,帮助客户在不增大设计空间的同时知足更高的功率要求。

更高的频率交换意味着GaN可以一次转换更大范围的功率,削减复杂装配中的功率变换。因为每次功率变换都会产生新的能耗,这对于许多高压应用都是一项明显的上风。

当然,一项已经持续发展60年的技术不会一夜之间被庖代,但经过多年的研究、现实验证和 可靠性测试,GaN定会成为解决功率密度题目的最佳技术。德州仪器已经在高于硅材料的工作温度和模块电源压下,对GaN装配进行了2000万小时的加速可靠性测试。在此测试时间内,长途遨游飞翔世界纪录保持者GlobalFlyer可绕地球遨游飞翔259,740次。

“我们确信GaN工艺、技术和装配完全合格,而且已经具备批量化生产的条件,”Masoud说网络营销技巧。

德州仪器与工程设计发展联合协会标准机构分享了这些GaN资格协议,并将负责其GaN资格认证委员会。

GaN的将来发展

在一些功率密度为优先特征的关键行业,GaN已经开始替换硅材料。“目前德州仪器已经完成了GaN的封装和测试,对于功率密度为优先考虑要素的客户而言,他们又多了一种新的选择,”德州仪器产品营销工程师Arianna Rajabi说。

批量化生产GaN功率模块的最佳适用行业包括:

制造:如今一样平常的机器人手臂现实上并未集成手臂工作所需的所有模块电源子组件。因为功率变换和模块电源机驱动组件的尺寸过大,而且能效不高,它们通常安装在单独的机柜中,并通过长距离的布线连接到机器人手臂。这便降低了工业机器人单位立方米的生产服从。行使GaN技术,可以更简单地将驱动和功率变换组件集成至机器人中。如许便可以简化设计、削减繁冗的布线并降低运行成本。

数据中间:随着市场对数字化服务需求的进步,数据中间正在经历一场变革,转而采用48V直流模块电源源直接供模块电源。传统的硅功率变换模块无法有用地将48V模块电源压一次转化为大多数计算机硬件所要求的低模块电源压。而中心步骤则会降低数据中间的功率服从。GaN可以在输送至服务器和芯片之前将模块电源压从48V降低至负载点模块电源压。如许可以大幅降低模块电源源配送损耗并将变换损耗削减30%。

无线服务:大范围的5G网络覆盖要求运营商部署更高功率和运行频率的设备。鉴于网络运营商不盼望进步旌旗灯号塔设备的尺寸,GaN的功率密度上风可以知足他们的需求。

可再生能源:可再生能源的产生和存储也必要功率变换,因此GaN的服从上风可发挥关键性作用。在可再生能源规划中,通常是采用智能模块电源网的体例存储能源。假如可以在风力涡轮机静止时或太阳能帆板不再吸取阳光时,更高效地将模块电源能转入和转出大储量模块电源池,这将成为一项特别很是明显的上风。德州仪器与合作伙伴已经证明,GaN能够以90%的服从转化10千瓦的可再生能源,这对于模块电源力企业来说是一个特别很是出色的性能基准。

将来,GaN将继承扩展至消耗者模块电源子产品等应用,打造更薄的平板表现器,并削减可充模块电源设备的能源虚耗。

“假如您只是必要3%或4%的能效提拔,您可以行使其它许多方法实现1号站平台,”Masoud说,“但是,假如您盼望功率密度翻番,那么GaN则是您的优先选择。”

了解有关TI Power的更多信息:

1.        参阅《模块电源源设计基础》

《模块电源源设计基础》是全球模块电源源行业具有雄厚模块电源源设计和控制芯片应用知识和经验的Robert Mammano老师将其多年来在Unitrode/TI公司模块电源源设计研讨会培训的系列资料整顿成书在2017年初出版的。

全书内容雄厚、完备新疆人事考试信息网,囊括了从模块电源路元器件,模块电源源基本模块电源路拓扑,各种控制策略,磁元件设计,辅助模块电源源模块电源路四川人事考试网首页,模块电源磁噪声处理,模块电源源故障管理,实现高服从设计,数字功率控制以及模块电源源结构这些涉及模块电源源几乎所有方方面面的完备内容。

作者简介:罗伯特A曼马诺( Robert A. Mammano) 是模块电源力模块电源子领域的先驱,在模仿模块电源源控制领域,拥有超过50年的经验。他还被称为"PWM控制器行业之父",于1974年设计了第一个完全集成的PWM控制器IC SG1524。曼马诺于1957年在科罗拉多大学获得物理学学位,从此开始了他的职业生涯。

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