Blog de la compañía Navitas NV6247C Half Bridge GaNFastTM Power IC con tecnología GaNSenseTM

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. suministra las NavitasLas condiciones de producción y de comercialización, un circuito integrado de energía de medio puente GaNFastTM con tecnología GaNSenseTM.

- ¿ Qué?Las condiciones de producción y de comercializaciónResumen del producto

ElLas condiciones de producción y de comercializaciónes un IC de potencia de medio puente integrado de 650 V que implementa la tecnología GaNFastTM+GaNSenseTM dual-core de Navitas. Pertenece a la familia de productos de medio puente NV624X y,en comparación con el NV6245C (dual-FET 275mΩ). Cuenta con una resistencia de encendido combinada de 160mΩ a través de dos GaN FET y funciona dentro de un rango de potencia de 65 ‰ 400W. Al integrar los FET de potencia GaN duales, controladores de puertas, cambiadores de nivel,circuitos de muestreo sin pérdidas y de autoprotección necesarios para una topología integrada de medio puenteSustituye la solución fragmentada de los MOSFETs discretos tradicionales + controladores + resistencias de muestreo + componentes de protección periférica,que sirve como bloque de construcción de energía estandarizado para fuentes de alimentación de carga rápidaEl dispositivo está instalado en un paquete de montaje superficial PQFN de 32 pines 6×8 mm, reforzado térmicamente,con una capacidad de transmisión superior a 20 W,Funciona en un rango de temperatura de -55°C a +150°C, ofrece protección ESD de 2 kV de chip completo y admite un amplio rango de voltaje de alimentación VCC de 10 ‰ 24 V,que cumplen los estrictos requisitos de seguridad y control de temperatura de los productos electrónicos de consumo, pequeños electrodomésticos y equipos industriales de baja potencia.

II. Las condiciones de trabajoLas condiciones de producción y de comercializaciónArquitectura del núcleo: núcleo de medio puente integrado monolítico GaNFast TM

GaNFastTM, el proceso maduro de Nanowei para las obleas de nitruro de galio, constituye la base de laLas condiciones de producción y de comercializaciónEl sistema utiliza un diseño monolítico que integra los circuitos de GaN y de conductores en un solo paquete, eliminando así en la fuente los problemas de oscilación de la puerta.fallos de conmutación y falsos disparos causados por la inductancia parasitaria del bucle de la puerta en soluciones discretas:

ElLas condiciones de producción y de comercializaciónincorpora dos interruptores de potencia GaN de alto rendimiento de 650 V: un solo chip integra los FET de nitruro de galio GaNFastTM de lado alto y bajo, con una resistencia de encendido combinada de 160 mΩ,con una tensión nominal de 650 V con un voltaje de resistencia transitorio máximo de hasta 800 VEn comparación con los MOSFET de silicio de la misma especificación, las pérdidas de conmutación se reducen en más del 60%, lo que permite frecuencias de conmutación ultra altas de hasta 2 MHz.Esto facilita la miniaturización de componentes magnéticos como transformadores de potencia e inductores, reduciendo el tamaño total de la unidad de alimentación en más del 30%;

Integración nativa de los controladores de lado alto y de lado bajo y circuitos de arranque:La integración en el chip de módulos de cambio de nivel lateral alto y regulación de voltaje de arranque elimina la necesidad de diodos de arranque de alto voltaje externos y condensadores asociados; solo se requieren entradas de nivel lógico digital externamente (compatibles con las señales estándar del controlador de 3,3 V), los desarrolladores no necesitan depurar el tiempo de accionamiento del lado alto y del lado bajo;La simple conexión de la señal PWM del controlador principal permite directamente el funcionamiento de medio puente, reduciendo el BOM del hardware en más del 60% y la huella de PCB en un 61%;

Adaptación optimizada de la topología de conmutación blanda: se ha realizado el ajuste del proceso para las topologías de conmutación blanda convencionales, como LLC resonante, AHB de sujeción activa y PFC de tótem,reducción significativa de los picos de conmutación y las interferencias dv/dtEsto lo convierte en la solución preferida para las fuentes de alimentación de carga rápida de alta potencia USB-PD 3.1 de 120 ‰ 240W y las fuentes de alimentación de TV LCD.

III. El Consejo EuropeoLas condiciones de producción y de comercializaciónTecnología innovadora: GaNSense TM Sensor sin pérdidas patentado y protección autónoma ultra rápida

GaNSenseTM representa el diferenciador central de laLas condiciones de producción y de comercializaciónSe desprende de la arquitectura tradicional de detección de corriente basada en resistencias de muestreo, logrando dos capacidades clave:detección de corriente sin pérdidas en el chip y protección autónoma contra fallos a nivel de nanosegundosTambién es una tecnología clave para el funcionamiento inteligente de los IC de potencia de banda ancha:

1Detección de corriente sin pérdidas en el chip

Abandonando el diseño tradicional de las resistencias de muestreo de potencia en serie (Rcs), esta tecnología utiliza las características del canal de la oblea GaN para detectar la corriente in situ.Sin pérdida de muestreo y sin generación de calor de las resistencias de muestreo, no sólo mejora la eficiencia de la fuente de alimentación a plena carga en un 0,5%-1,2% sino que también elimina la necesidad de resistencias de muestreo de alta potencia en el PCB, simplificando el diseño de la gestión térmica;La señal de muestreo se puede dirigir directamente a la MCU para el control de corriente constante en circuito cerrado y el monitoreo de la potencia, por lo que es ampliamente aplicable a los escenarios de control de potencia constante de carga rápida y de limitación de la corriente del motor.

2. 30ns Protección autónoma ultrarrápida (no se requiere intervención de MCU)

GaNSenseTM incorpora una lógica de detección de fallas en el chip, con sobrecorriente (OCP), sobre temperatura (OTP),Protección contra cortocircuito y bloqueo bajo voltaje (UVLO), todas gestionadas mediante un sistema de circuito cerrado de hardware totalmente autónomo: Cuando se detecta un cortocircuito o un fallo en la conducción, ambos interruptores GaN se apagan instantáneamente en un plazo de 30 ns.Esto representa una mejora de casi 200 veces con respecto a la velocidad de apagado de 510 μs de soluciones discretas., que permite la protección de bloqueo automático sin esperar un comando de apagado del chip de control principal, eliminando así el riesgo de destrucción del dispositivo a nivel de hardware;El chip cuenta con un sensor de temperatura global incorporado; si la temperatura de unión excede el umbral, reduce automáticamente la potencia o bloquea la salida, mejorando significativamente la fiabilidad en condiciones de funcionamiento adversas,que lo hace particularmente adecuado para aplicaciones de alto riesgo, como el estancamiento del motor y los cortocircuitos de suministro de energía.

IV. Parámetros eléctricos clave de lasLas condiciones de producción y de comercialización

Válvulas de carga de las máquinas de ensayo

Resistencia total de encendido de los FET duales: 160 mΩ

Potencia de funcionamiento recomendada: 65 W ∼ 400 W

Frecuencia de conmutación de funcionamiento: 0 ‰ 2 MHz

La tensión de alimentación (VCC) será de 10V 24V.

Temperatura de funcionamiento: de 55°C a + 150°C

Tamaño del envase: 6×8 mm PQFN-32 (pads de doble disipador de calor)

Nivel de protección: protección ESD de 2 kV, protección OCP/OTP/bypass/UVLO cuádruple

V. Escenarios de aplicación generalizados para elLas condiciones de producción y de comercialización

Fuentes de alimentación de carga rápida USB-C de alta potencia (100 ∼ 240 W): adecuadas para cargadores GaN multipuerto PD 3.1 de 240 W, que utilizan topologías AHB / LLC.Aprovechar las características de alta frecuencia para reducir el tamaño del transformador, que permite una carga rápida compacta y de gran potencia;

Conductores de motores BLDC para electrodomésticos (100 400 W): mezcladores, compresores de refrigeradores controlados por inversor, ventiladores de la unidad de aire acondicionado interior y bombas de agua.Configuración de puente de medio brazo con inversor trifásico, o múltiples chips NV6247C combinados para formar un inversor de puente completo de tres fases. La protección rápida contra cortocircuito GaNSense es adecuada para aplicaciones de motores con condiciones de parada frecuentes;

Fuentes de alimentación industriales y AV: fuentes de alimentación integradas de 200W+ para televisores/monitores LCD, circuitos de pre-refuerzo PFC de tótem y fuentes de alimentación de conmutación para equipos de control industriales pequeños;

Fuentes de alimentación auxiliares de almacenamiento de energía: pre-etapas de inversores CC-CC de baja potencia para almacenamiento de energía portátil y módulos de alimentación auxiliares para centrales eléctricas al aire libre.

VI. Resumen de las propuestas de la ComisiónLas condiciones de producción y de comercializaciónLas principales ventajas

Desarrollo de hardware mínimo: un único IC reemplaza más de 10 componentes discretos, acortando el ciclo de I + D de la fuente de alimentación, lo que permite un diseño único para la producción en masa.y reducir los costes de adquisición y montaje de componentes;

Eficiencia energética máxima: Combinando las bajas pérdidas de conmutación de GaNFast con el muestreo sin pérdidas de GaNSense, el sistema logra una eficiencia de carga completa superior al 94%,que ofrece un ahorro de energía superior al 5% en comparación con las soluciones basadas en silicio;

Excepcional confiabilidad del sistema: la autoprotección basada en hardware de 30 ns combinada con una arquitectura de oscilación sin puerta reduce significativamente las tasas de fallas posteriores a la venta,que lo hace adecuado para periféricos de automóviles exigentes y pequeños aparatos industriales que requieren un funcionamiento continuo a largo plazo;

Miniaturización: el funcionamiento de alta frecuencia de 2 MHz reduce sustancialmente el tamaño de los componentes magnéticos, facilitando diseños delgados y compactos para cargadores y controladores de motor,alinearse con la tendencia hacia la miniaturización en la electrónica de consumo.