Το εταιρικό blog για Navitas NV6247C Half Bridge GaNFastTM Power IC με τεχνολογία GaNSenseTM

Η εταιρεία Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. προμηθεύει τα NavitasNV6247C, ένα GaNFastTM half-bridge power IC που διαθέτει τεχνολογία GaNSenseTM.

Εγώ.NV6247CΕπισκόπηση του προϊόντος

ΗNV6247Cείναι ένα ναυαρχίδα 650V ενσωματωμένο ενδιάμεσο διαδίκτυο ισχύος μισής γέφυρας που υλοποιεί την τεχνολογία GaNFastTM+GaNSenseTM διπλού πυρήνα της Navitas.σε σύγκριση με το NV6245C (διπλό FET 275mΩ)Διαθέτει συνδυασμένη αντίσταση ανάφλεξης 160mΩ σε δύο GaN FET και λειτουργεί σε εύρος ισχύος 65~400W.κυκλώματα δειγματοληψίας χωρίς απώλειες και αυτοπροστασίας που απαιτούνται για μια ολοκληρωμένη τοπολογία μισής γέφυραςΑντικαθιστά την κατακερματισμένη λύση των παραδοσιακών διακριτών MOSFET + οδηγών + αντιστάσεων δειγματοληψίας + περιφερειακών συστατικών προστασίας,που χρησιμεύει ως τυποποιημένο δομικό στοιχείο ισχύος για τροφοδοσίες ταχείας φόρτισηςΗ συσκευή είναι τοποθετημένη σε συσκευή επιφάνειας PQFN θερμικά ενισχυμένης επιφάνειας 6×8mm,που διαθέτουν διπλές θερμικές θέρμανσης μεγάλης έκτασης για τη βελτιστοποίηση της διάσπασης της θερμότηταςΛειτουργεί σε εύρος θερμοκρασίας από -55°C έως +150°C, προσφέρει προστασία ESD 2kV πλήρους chip και υποστηρίζει ένα ευρύ εύρος τάσης τροφοδοσίας VCC από 10~24V,που πληρούν τις αυστηρές απαιτήσεις ασφάλειας και ελέγχου θερμοκρασίας των καταναλωτικών ηλεκτρονικών προϊόντων, μικρές οικιακές συσκευές και βιομηχανικό εξοπλισμό χαμηλής ισχύος.

ΙΙ.NV6247CΑρχιτεκτονική πυρήνα: GaNFast TM Μονολιθικό ολοκληρωμένο πυρήνα μισής γέφυρας

Το GaNFastTM, η ώριμη διαδικασία πλακιδίων νιτρικού γαλλίου του Nanowei, αποτελεί το θεμέλιο τηςNV6247CΧρησιμοποιεί ένα μονολιθικό σχεδιασμό που ενσωματώνει κυκλώματα GaN και οδηγού σε ένα ενιαίο πακέτο, εξαλείφοντας έτσι στην πηγή τα προβλήματα ταλάντευσης πύλης,σφάλματα διακόπτη και ψευδής ενεργοποίηση που προκαλούνται από παρασιτική επαγωγικότητα βρόχου πύλης σε διακριτά διαλύματα:

ΗNV6247Cενσωματώνει διπλό διακόπτη ισχύος GaN υψηλής απόδοσης 650 V: ένα μόνο τσιπ ενσωματώνει τόσο τα υψηλής όσο και της χαμηλής πλευράς GaNFastTM FET νιτρικού γαλλίου, με συνδυασμένη αντίσταση ανάφλεξης 160mΩ,με ονομαστική ισχύ 650V με μέγιστη μεταβατική αντοχή τάσης έως 800VΣε σύγκριση με τα MOSFET πυριτίου της ίδιας προδιαγραφής, οι απώλειες μετάβασης μειώνονται κατά περισσότερο από 60%, υποστηρίζοντας υπερ-υψηλές συχνότητες μετάβασης έως και 2MHz.Αυτό διευκολύνει τη μικροποίηση μαγνητικών εξαρτημάτων όπως μετασχηματιστές ισχύος και επαγωγείς, μειώνοντας το συνολικό μέγεθος της μονάδας τροφοδοσίας με πάνω από 30%·

Εμφυλική ενσωμάτωση προβολέων υψηλής και χαμηλής πλευράς και κυκλωμάτων bootstrap:Η ενσωμάτωση στο τσιπ των μονάδων ρύθμισης τάσης bootstrap και μετατόπισης υψηλού επιπέδου στην πλευρά εξαλείφει την ανάγκη για εξωτερικές διόδους bootstrap υψηλής τάσης και συναφείς πυκνωτές· απαιτούνται μόνο εξωτερικές εισροές ψηφιακού λογικού επιπέδου (συμβατές με τα τυπικά σήματα των ελεγκτών 3.3V), οι προγραμματιστές δεν χρειάζεται να διορθώνουν τον χρόνο κίνησης υψηλής και χαμηλής πλευράς·Η απλή σύνδεση του σήματος PWM του κύριου ελεγκτή επιτρέπει άμεσα τη λειτουργία μισής γέφυρας., μειώνοντας το hardware BOM κατά 60% και το PCB footprint κατά 61%·

Βελτιωμένη προσαρμογή της τοπολογίας μαλακών διακόπτων: έχει πραγματοποιηθεί προσαρμογή της διαδικασίας για τις κύριες τοπολογίες μαλακών διακόπτων, όπως το LLC αντηχών, το AHB ενεργητικό σφίξιμο και το totem-pole PFC,σημαντική μείωση των κορυφών διακόπτη και των παρεμβολών dv/dtΑυτό το καθιστά την προτιμώμενη λύση για την υψηλής ισχύος ταχεία φόρτιση USB-PD 3.1 120 ′′240W και τις πηγές ρεύματος των LCD τηλεοράσεων.

ΙΙΙ.NV6247CΤεχνολογία: GaNSense TM Ειδική ανίχνευση χωρίς απώλειες και υπερταχεία αυτόνομη προστασία

Το GaNSenseTM αντιπροσωπεύει το βασικό διαφοροποιητικό τηςNV6247CΤο σύστημα αυτό αποσπάται από την παραδοσιακή αρχιτεκτονική ανίχνευσης ρεύματος που βασίζεται σε αντίσταση δειγματοληψίας, επιτυγχάνοντας δύο βασικές δυνατότητες:ανίχνευση ρεύματος χωρίς απώλεια στο τσιπ και αυτόνομη προστασία από σφάλματα σε επίπεδο νανοδευτερόλεπτουΕίναι επίσης μια βασική τεχνολογία για την έξυπνη λειτουργία των ευρείας ζώνης ενεργειακών IC:

1.Αλλοιωτική ανίχνευση ρεύματος στο τσιπ

Αφήνοντας το παραδοσιακό σχεδιασμό των αντίστοιχων δειγματοληψίας ισχύος σειράς (Rcs), αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά του καναλιού του Wafer GaN για την ανίχνευση ρεύματος in situ.Χωρίς απώλεια δειγματοληψίας και χωρίς παραγωγή θερμότητας από αντίσταση δειγματοληψίας, όχι μόνο βελτιώνει την απόδοση πλήρους φόρτωσης της τροφοδοσίας ηλεκτρικής ενέργειας κατά 0,5%-1,2% αλλά επίσης εξαλείφει την ανάγκη για αντίσταση δειγματοληψίας υψηλής ισχύος στο PCB, απλοποιώντας τον σχεδιασμό της θερμικής διαχείρισης·Το σήμα δειγματοληψίας μπορεί να κατευθύνεται απευθείας στην MCU για έλεγχο σταθερού ρεύματος κλειστού κυκλώματος και παρακολούθηση ισχύος, καθιστώντας ευρέως εφαρμοστέο σε σενάρια ελέγχου σταθερής ισχύος ταχείας φόρτισης και περιορισμού ρεύματος κινητήρα.

2. 30ns Υπερ-γρήγορη αυτόνομη προστασία (δεν απαιτείται παρέμβαση MCU)

Το GaNSenseTM ενσωματώνει λογική ανίχνευσης σφαλμάτων στο τσιπ, με υπερστροφή (OCP), υπερθερμοκρασία (OTP),προστασία από βραχυκύκλωμα και αποκλεισμό υπό τάση (UVLO), όλα διαχειρίζονται μέσω ενός πλήρως αυτόνομου συστήματος κλειστού κυκλώματος υλικού: Κατά την ανίχνευση βραχυκυκλώματος ή αποτυχίας διάδοσης, και οι δύο διακόπτες GaN κλείνουν αμέσως εντός 30 ns.Αυτό αντιπροσωπεύει μια σχεδόν 200 φορές βελτίωση σε σχέση με την ταχύτητα διακοπής 5 ∆10 μs των διακριτών λύσεων, που επιτρέπει την προστασία αυτοκλείδωσης χωρίς να χρειάζεται να περιμένει εντολή διακοπής λειτουργίας από το κύριο τσιπ ελέγχου, εξαλείφοντας έτσι τον κίνδυνο καταστροφής της συσκευής σε επίπεδο υλικού·Το τσιπ διαθέτει ενσωματωμένη ανίχνευση θερμοκρασίας.· εάν η θερμοκρασία διασταύρωσης υπερβαίνει το όριο, μειώνει αυτόματα την ισχύ ή κλείνει την ισχύ, αυξάνοντας σημαντικά την αξιοπιστία σε δύσκολες συνθήκες λειτουργίας,το οποίο το καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές υψηλού κινδύνου, όπως στασιμότητα κινητήρα και βραχυκυκλώματα τροφοδοσίας.

IV. Βασικές ηλεκτρικές παραμέτρουςNV6247C

Διάταξη:

Συνολική αντίσταση ανάφλεξης των διπλών FET: 160mΩ

Συνιστώμενη ισχύς λειτουργίας: 65W ̇ 400W

Δραστηριώδης συχνότητα διακόπτη: 0·2MHz

Η τάση τροφοδοσίας (VCC): 10V ̇ 24V

Θερμοκρασία λειτουργίας: ∼55°C έως +150°C

Μέγεθος συσκευασίας: 6×8mm PQFN-32 (διπλή θέρμανση)

Κατηγορία προστασίας: 2kV ESD, τετραπλή προστασία OCP/OTP/bypass/UVLO

V. Γενικά σενάρια εφαρμογήςNV6247C

Υψηλής ισχύος τροφοδοσίες ταχείας φόρτισης USB-C (100240W): Κατάλληλες για φορτιστές GaN πολλαπλών θύρων PD 3.1 240W, που χρησιμοποιούν τοπολογίες AHB/LLC.Χρησιμοποίηση χαρακτηριστικών υψηλής συχνότητας για τη μείωση του μεγέθους του μετασχηματιστή, που επιτρέπει τη συμπαγή, γρήγορη φόρτιση υψηλής ισχύος·

BLDC κινητήρες για οικιακές συσκευές (100 ̇ 400 W): Μικρατήρες, ψυγείο με ελεγχόμενο με μετατροπέα συμπιεστές, ανεμιστήρες εσωτερικής μονάδας κλιματισμού και αντλίες νερού.Συγκροτήματα τριφασικού μετατροπέα με ένα βραχίονα με μισή γέφυρα, ή πολλαπλά τσιπ NV6247C που συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν τριφασικό μετατροπέα πλήρους γέφυρας.

Βιομηχανικές και AV τροφοδοσίες: ενσωματωμένες τροφοδοσίες ισχύος 200W+ για τηλεοράσεις LCD/οθόνες οθόνης, κυκλώματα προεπιτάχυνσης PFC με τότεμ-πόλο και διακόπτες τροφοδοσίες ισχύος για μικρούς βιομηχανικούς εξοπλισμούς ελέγχου.

Βοηθητικές πηγές ρεύματος αποθήκευσης ενέργειας: προ-στάδια μετατροπέα συνεχούς-αμετάβλητου ρεύματος χαμηλής ισχύος για φορητή αποθήκευση ενέργειας και βοηθητικές μονάδες παροχής ενέργειας για εξωτερικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας.

VI. ΣύνοψηNV6247CΚύρια πλεονεκτήματα

Ελάχιστη ανάπτυξη υλικού: Ένα ενιαίο διακεκομμένο διασύνδεσμο αντικαθιστά πάνω από 10 διακριτά συστατικά, συντομεύοντας τον κύκλο έρευνας και ανάπτυξης για την παροχή ενέργειας, επιτρέποντας “μια εφάπαξ διάταξη για μαζική παραγωγή”,και μείωση του κόστους προμήθειας και συναρμολόγησης εξαρτημάτων;

Μεγιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης: Συνδυάζοντας τις χαμηλές απώλειες μετάδοσης του GaNFast με τη δειγματοληψία χωρίς απώλειες του GaNSense, το σύστημα επιτυγχάνει απόδοση πλήρους φόρτωσης άνω του 94%,Παρέχει πάνω από 5% μεγαλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας σε σύγκριση με λύσεις με βάση το πυρίτιο;

Εξαιρετική αξιοπιστία του συστήματος: 30ns αυτοπροστασία με βάση το υλικό σε συνδυασμό με μια αρχιτεκτονική ταλάντευσης χωρίς πύλη μειώνει σημαντικά τα ποσοστά αποτυχίας μετά την πώληση,που το καθιστούν κατάλληλο για απαιτητικά περιφερειακά συστήματα αυτοκινήτων και μικρές βιομηχανικές συσκευές που απαιτούν μακροχρόνια συνεχή λειτουργία;

Μινιατουρισμός: Η λειτουργία υψηλής συχνότητας 2MHz μειώνει σημαντικά το μέγεθος των μαγνητικών εξαρτημάτων, διευκολύνοντας λεπτές και συμπαγές σχεδιασμό για φορτιστές και ελεγκτές κινητήρα,εναρμόνιση με την τάση προς τη μικροποίηση των καταναλωτικών ηλεκτρονικών προϊόντων.