Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2017 - zeszyt 1

Zastosowanie tranzystorów GaN w wysokoczęstotliwościowych przekształtnikach DC/DC

10.15199/48.2017.01.78

nr katalogowy: 103250
10.15199/48.2017.01.78

W artykule przedstawiono tranzystory mocy z azotku galu (GaN) jako przyrządy, umożliwiające budowanie wysokoczęstotliwościowych przekształtników energoelektronicznych. Opisano tranzystory GaN HEMT SSFET, przedstawiono sposób ich sterowania i czasy przełączeń. Podano wyniki badań eksperymentalnych przekształtnika obniżającego napięcie o sprawności 96,5%, pracującego z częstotliwością przełączeń 500 kHz. Zaprezentowano metodę doboru rdzenia dławika wyjściowego, zapewniającą minimalizację jego objętości i masy. Abstract. In this paper GaN power transistors are evaluated and used to build high-efficiency and high-frequency power converters. The GaN HEMT SSFET characteristics and driving guidelines are presented. Switching times of transistors are measured in a double-pulse test. Moreover, a prototype buck converter is built and the efficiency is experimentally measured (96,5%) at switching frequency of 500 kHz. Finally, the benefits of achieving high switching frequency when it comes to a reduction of mass and volume of an inductor in an output filter are described. (Application of GaN transistors in high-frequency DC/DC converters). Słowa kluczowe: tranzystory mocy, azotek galu (GaN), wysokoczęstotliwościowe przekształtniki DC/DC, dobór dławika wyjściowego. Keywords: power transistors, gallium nitride (GaN), high-frequency DC/DC converters, output inductor design. Wstęp Technologie półprzewodników szerokoprzerwowych (azotek galu - GaN, węglik krzemu - SiC) charakteryzują się lepszymi parametrami elektrycznymi w porównaniu do odpowiedników krzemowych i w przyszłości mogą potencjalnie zastąpić je w wielu aplikacjach energoelektronicznych. Do parametrów wyróżniających tranzystory GaN możemy zaliczyć: małe rezystancje przewodzenia (mniejsze straty przewodzenia), krótkie czasy przełączeń (możliwość przełączania z wysokimi częstotliwościami) oraz mniejsze gabaryty dla tego samego napięcia przebicia. Dzięki tym właściwościom tranzystorów GaN m[...]

Bibliografia

[1] Huang X., Liu Z., Li Q., Lee F., Evaluation and application of 600V GaN HEMT in cascode structure, Proc. Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2013, 1279-2334.
[2] Huang X., Lee F. C., Li Q., Du W., High-frequency highefficiency GaN-based interleaved CRM bidirectional buck/boost converter with inverse coupled inductor, IEEE Trans. Power Electron., 31 (2016), 4343-4352.
[3] Guo Z., Ren X., Chen Q., Zhang Z., Ruan X., Investigation of the MHz switching frequency PFC converter based on highvoltage GaN HEMT, Proc. Future Energy Electronics Conference, 2015, 1-6.
[4] Sheridan D. C., Lee D.Y., Ritenour A., Bondarenko V., Yang J., Coleman C., Ultra-Low Loss 600V - 1200V GaN Power Transistors for High Efficiency Applications, Proc. PCIM Europe, 2014, 318-324.
[5] Yang J., PWM efficiency improvement with GaN-based SSFET as synchronous rectifier in PFC boost converter, Proc. PCIM Europe, 2014, 1011-1017.
[6] Lidow A., Strydom J., de Rooij M., Reusch D., GaN Transistors for Efficient Power Conversion, Wiley, 2015.
[7]Zdanowski M., Rąbkowski J., Barlik R., Wysokoczęstotliwościowy przekształtnik DC/DC z elementami z węglika krzemu - analiza symulacyjna, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), nr 2, 201-204.
[8] Zhang W., Huang X., Liu Z., Lee F. C., She S., Du W., Li Q., A new package of high-voltage cascade gallium nitride device for megahertz operation, IEEE Trans. Power Electron., 31 (2016), 1344-1353.
[9] Rąbkowski J., Tranzystory GaN w falowniku mostkowym o wysokiej częstotliwości przełączeń (250 kHz), Przegląd Elektrotechniczny, 92 (2016), nr 5, 45-48.
[10] Tuysuz A., Bosshard R., Kolar J., Performance comparison of a GaN GIT and a Si IGBT for high-speed drive applications, Proc. International Power Electronics Conf., 2014, 1904-1911.
[11] How to Drive GaN Enhancement Mode Power Switching Transistors, GaN Sytems Inc. GN001 Application Note, Rev. 2014-10-21.
[12] RFJS3006F Preliminary Datasheet (DS130809). RF Micro Devices Inc.
[13] IPW65R045C7 650V CoolMOS™ C7 Power Transistor Datasheet, Rev. 2.1, 2013-04-30. Infineon Technologies AG.
[14] Rąbkowski J., Barlik R., Experimental evaluation of GaN Gate Injection Transistors, Przegląd Elektrotechniczny, 91 (2015), nr 3, 9-12.
[15] Choi W., Han D., Moriss C. T., Sarlioglu B., Achieving high efficiency using SiC MOSFETs and reduced output filter for grid-connected V2G inverter, Proc. IECON, 2015, 3052-3057.
[16] Zdanowski M., Rąbkowski J., Barlik R., Projekt, budowa i badania dławika o zredukowanej pojemności pasożytniczej uzwojeń dla przekształtnika typu DC/DC, Przegląd Elektrotechniczny, 88 (2012), nr 12b, 299-302.
[17] Wojda R.P., Kazimierczuk M.K., Winding resistance of litz-wire and multi-strand inductors, IET Power Electron., 5 (2012), n. 2, 257-268.
[18] MS-080075-2 Datasheet (www.micrometalsarnoldpowdercores.com).

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 114841 "WYDAWNICTWA..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

534.00 zł

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2017-1

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma