GaN-Referenzdesign für einen 250-W-Resonanzwandler ohne Kühlkörper

DC/DC-WANDLER

STMicroelectronics hat ein Referenzdesign für seine Power-Packages der MasterGaN-Familie vorgestellt. Bei dem Referenzdesign EVLMG1-250WLLC handelt es sich um einen 250-W-Resonanzwandler auf einer 100mm x 60mm messenden Leiterplatte, auf der die Bauelemente eine Höhe von maximal 35mm haben. Bestückt ist die Platine mit dem Modul MasterGaN1, das einen Halbbrücken-Gatetreiber der STDRIVE-Familie enthält. Der Treiber ist mit zwei selbstsperrenden 650V GaN-Transistoren verbunden, die sich laut ST durch aufeinander abgestimmte Timing-Parameter, einen Einschaltwiderstand (RDS(on)) von 150mOhm und einen Maximalstrom von 10A auszeichnen. Die Logikeingänge sind kompatibel zu Signalen von 3,3V bis 15V.



Dank des hohen Wirkungsgrads der GaN-Leistungstransistoren kommt die Primärseite ohne Kühlkörper aus. Die Schalteigenschaften der GaN-Technologie ermöglichen außerdem eine höhere Schaltfrequenz, als sie mit herkömmlichen Silizium-MOSFETs möglich ist, sodass die induktiven Bauelemente und die Kondensatoren kleiner dimensioniert werden können.

Das für eine Nennspannung von 400 V ausgelegte Referenzdesign besitzt einen Ausgang mit 24V und 10A und kommt auf einen maximalen Wirkungsgrad von über 94%. Dank der integrierten Sicherheits-Features der MasterGaN-Module ist der Ausgang des Wandlers vor Kurzschlüssen und Überströmen geschützt. Vorhanden sind ferner ein Brown-Out-Schutz und eine Eingangsspannungs-Überwachung, die ein Sequencing in einem Array aus mehreren Gleichspannungswandlern ermöglichen und das Anlaufen eines Motors bei zu geringer Spannung verhindern.

Die MasterGaN-Familie von ST besteht aus pinkompatiblen, integrierten Halbbrücken-Produkten in symmetrischer oder asymmetrischer Konfiguration, untergebracht in einem 9mm x 9mm großen GQFN-Gehäuse. Die Bausteine enthalten Schaltungen, die für bis zu 650V ausgelegt sind, und weisen deshalb eine mehr als 2mm betragende Kriechstrecke zwischen den Hochspannungs- und Niederspannungs-Pads auf. Da die MasterGaN-Module in verschiedenen Leistungs-Varianten angeboten werden, können Designs mit minimalen Änderungen an der Hardware skaliert werden.

Das Referenzdesign EVLMG1-250WLLC ist für 230,- US$ erhältlich.
 

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