【应用】采用eGaN®FET设计紧凑型48V转12V/900W的LLC谐振转换器,效率超98%
计算机和通信市场的迅速发展要求母线电源的结构越来越紧凑,高效和高功率密度。LLC谐振转换器是提供高功率密度和高效率解决方案的首选。具有超低导通电阻和寄生电容的eGaN FET可以显着降低损耗,这有利于LLC谐振转换器的设计,而硅基MOSFET很难做到。本文展示了基于EPC的eGaN FET(例如EPC2053和EPC2024)设计的48V转12V/900W/1 MHz的LLC DC-DC变压(DCX)转换器,其峰值效率为98.4%,功率密度超过1500W/in3。
<高性能LLC DCX>
图1展示了一个LLC用来做DCX的电源设计图,转换比率为4:1,它包括一个全桥初级线圈和中心抽头次级线圈,带有同步整流器。变压器由并联的2x矩阵组成,每个单元的转换比为4:1:1,可确保低绕组损耗,低互连电感和小尺寸。 所有开关均可在零电压开关(ZVS)状态工作,从而几乎可以在整个负载功率范围内高效的进行高频工作。并联的同步整流器设备用于进一步降低传导损耗。
图1、900W/48转12V LLC的电源架构示意图
<用于LLC转换器的高性能eGaN FET>
eGaN FET具有5V栅极操作的低栅极电荷(QG),与同样的MOSFET相比,具有极低的栅极功耗,低导通电阻以及低输出电容电荷(QOSS),因此非常适合LLC转换器。较低的输出电荷通过两种机制降低了变压器中的纹波电流:1)LLC谐振回路所需的能量较低,以及2)有效占空比增加。图2所示的EPC2053和EPC2024分别被用于初级和次级侧。EPC2053的额定电压为100V,导通电阻为4mΩ,能够承受32A的连续电流。EPC2024的额定电压为40V,导通电阻为1.5mΩ,并且能够承受90A的连续电流。 两种eGaN FET均可在最高150°C的结温下工作。
图2、60/5000EPC2053(顶部)和EPC2024(底部)凸块侧的照片
<实验验证>
EPC2053用于初级侧开关(Q1-Q4)和EPC2024用于次级侧同步整流器(SR1-SR8,其中SR5-SR8位于电路板的底部),如图3所示。该14层板pcb包含一个带有两极铁芯的嵌入式2x矩阵变压器。
图3、比例为4:1、900W,使用EPC2053和EPC2024的LLC DCX
在满功率和48V输入下测得的开关波形如图4所示。初级和次级侧器件上均不存在过冲和振铃现象,可以实现完美的ZVS。
图4、在48V输入电压和900W负载条件下的开关波形
图5给出了40V,48V和60V输入电压下效率与输出功率的函数关系。它表明LLC转换器在60 V和48 V输入下的峰值效率分别为98.4%和98.3%,并可以在较宽的工作范围内都能保持高效率。
图5、输入电压为40V/48V/60V时的功率效率与输出功率的关系
图6显示了在54V输入,900 W负载和400 LFM强制冷却条件下工作的LLC转换器的热性能。出色的热性能表明,所有主要组件的温度均远低于其最大工作极限温度。
图6、LLC转换器在54V输入和900W负载下工作的热图像
<总结>
使用能够提供900W功率的eGaN FET构建的48V转12V LLC中间母线电源的实验效率超过98%。eGaN FET的低栅极电容,低输出电荷和低导通电阻是能够在功率密度超过1500 W / in3时,实现此目标的关键原因。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由无名指翻译自EPC,版权归世强硬创平台所有,非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:世强硬创平台”。
相关推荐
BRC Solar Selects EPC 100V eGaN FETs for Next Generation Solar Optimizer
Designing EPC‘s EPC2218 100V FETs into BRC Solar GmbH‘s next generation M500/14 power optimizer has enabled a higher current density due to the low power dissipation and the small size of the GaN FET making the critical load circuit more compact.
【应用】eGaN FET EPC2051助力激光雷达发射端高功率纳秒级别脉冲设计
在激光雷达的发射链路中,为实现雷达高分辨率的设计,需产生高功率、纳秒级别的激光脉冲。要达到这样的设计要求,普通MOS不能满足要求,需要采用GaN 搭配高功率Laser器件进行实现。EPC2051是EPC公司生产的氮化镓场效应晶体管(eGaN FET),已经成功的应用在激光雷达上。
【应用】eGaN FET EPC2007C成功助力16线、32线等多线激光雷达发射端纳秒级别脉冲设计
在激光雷达的发射链路中,为实现雷达高分辨率的设计,需产生高功率、纳秒级别的激光脉冲。要达到这样的设计要求,需要采用GaN搭配高功率Laser器件来实现。EPC2007C为EPC的氮化镓场效应晶体管(eGaN FET),已经成功的应用在16线、32线等激光雷达设计上。
EPC eGaN®FET/晶体管选型表
EPC提供增强型氮化镓半桥功率晶体管/增强型功率晶体管/功率晶体管的选型:配置:Dual Common Source、Dual with Sync Boot、Half Bridge、Half Bridge Driver IC、HS FET + Driver + Level Shift、Single、Single - AEC Q101、Single – Rad Hard、Single with Gate Diode、Single with Gate Diode – AEC-Q101、Dual Common Source - AEC Q101,VDS最大值(V):15~350V;VGS最大值(V):5.75~7V
产品型号
|
品类
|
Configuration
|
VDSmax(V)
|
VGSmax(V)
|
Max RDS(on) (mΩ)
@ 5 VGS
|
QG typ(nC)
|
QGS typ (nC)
|
QGD typ (nC)
|
QOSS typ (nC)
|
QRR(nC)
|
CISS (pF)
|
COSS (pF)
|
CRSS (pF)
|
ID(A)
|
Pulsed ID (A)
|
Max TJ (°C)
|
Package(mm)
|
Launch Date
|
EPC2040
|
Enhancement Mode Power Transistor
|
Single
|
15
|
6
|
30
|
0.745
|
0.23
|
0.14
|
0.42
|
0
|
86
|
67
|
20
|
3.4
|
28
|
150
|
BGA 0.85 x 1.2
|
Apr, 2017
|
选型表 - EPC 立即选型
【经验】eGaN FET EPC2016C开发板EPC9126的调试技巧分享
EPC9126是EPC公司推出的针对eGaN FET EPC2016C的demo板,在调试过程中经常会碰到各种问题,本文就调试步骤做一下总结。1、确认5V电源是否正确。2、确认信号发生器PWM信号是否正确,符合要求的应该是5V幅值,占空比为50%的输入信号。3、J8端信号确认,主要是确认开发板U3/U5芯片没有损坏。
【经验】EPC eGaN FET和eGaN IC PCB封装设计指南
一个良好的PCB封装设计对于GaN器件的一致性和可靠性是很重要的。本文是根据数据手册为EPC器件设计正确封装的指导原则——以EPC2016C和EPC2045为例,分别从LGA和BGA封装来完成介绍。
How to Design a 12V-to-60V Boost Converter with Low Temperature Rise Using eGaN FETs
This Talk EPC will examine the design of a 12V to 60V, 50W DC/DC power module with low temperature rise using eGaN FETs in the simple and low-cost synchronous boost topology.
EAS egallium氮化物放大器2.1评估套件Class-D高性能egallium氮化物FET放大器平台
描述- 该资料介绍了EAS eGaNAMP 2.1评估套件,这是一款高性能的eGaN FET放大器平台。该平台包括eGaNAMP2016放大器模块、D2Audio DAE-3HT/DAE-6控制器/数字信号处理器,支持立体声、2.0和2.1通道音频配置。平台提供高保真音频参考,支持多种音频输入源接口,包括立体声模拟音频输入、光S/PDIF数字音频输入和AES-EBU数字音频输入。此外,该平台具有完全可编程的DSP前端,支持USB接口进行编程,并兼容D2Audio DAE-3、DAE-3HT和DAE-6 IC。
【产品】EPC新型200V eGaN FET的性能相比传统Si MOSFET提高了一倍
EPC推出新型200V eGaN FETs(氮化镓增强型功率晶体管),相比于传统的硅功率MOSFET的性能提高了一倍。新第五代设备的尺寸仅为上一代产品的一半,栅电极和源电极之间的距离有所减小,金属层的厚度增加等诸多改进使第五代FET的性能提高了一倍。
eGaN FETs Are Low EMI Solutions!
GaN FETs can switch significantly faster than Si MOSFETs causing many system designers to ask − how does higher switching speeds impact EMI? In this blog, EPC discusses simple mitigation techniques for consideration when designing switching converter systems using eGaN® FETs and will show why GaN FETs generate less EMI than MOSFETs, despite their fast-switching speeds.
电子商城
登录 | 立即注册
提交评论