【应用】新型氮化镓功率晶体管助力实现可无线充电智能鞋设计
宜普电源转换公司(EPC)是基于增强型氮化镓的功率管理器件的领先供应商,其新近推出了新型氮化镓功率晶体管,EPC2036,以其固有的特性,非常适合用在智能鞋中,可很好地解决充电距离近的问题。
1.高速度
无线电源传送要求工作在具高频的6.78MHz或13.56MHz ISM频带,谐振系统中在这个频率下可实现更高效率及更高自由度。而在这些高频率下,传统MOSFET技术已经接近它的性能极限。由于氮化镓场效应晶体管(eGaN FET)的开关转换速度在亚ns范围内,具有足够快速开关的优势,它可替代MOSFET器件,获得更高的速率及效率,成为无线电源传送应用的理想晶体管。
图1 氮化镓EPC2036相关电容参数
图2 某XXX640 MOS管相关电容参数
如上图1所示,是EPC2036相关的电容参数,显然比图2普通MOS小的多,为实现高速,打下了坚实的硬件基础。
2.功率密度高
如下图3,是EPC2036的最大工作电压及最大工作电流情况,由此可见,EPC2036可以实现持续约33W充电功率。
图3 EPC2036的最大工作电压及最大工作电流情况
图4 EPC2036封装
而如图4,EPC2036尺寸,是让人惊叹的0.9mm x 0.9mm,而之所以这样,是因为,GaN极高的电子迁移率和低温度系数可实现非常低的RDS(on)(如图5红线所示),而其横向器件结构和多数载流子二极管可提供极低的QG和零QRR。 最终的结果是,导通状态损耗小、要求散热低面积低。如此,则非常适合应用于可无线充电智能鞋的项目中。
图5 极低的RDS(on)
3.充电远距离远
现阶段,无线充电存在四种不同的方式:电磁感应方式、电磁共振方式、电场耦合方式、无线电波方式。其中,电磁共振技术在距离上就有了一定的宽裕度,它可以支持数厘米至数米的无线充电,使用上更加灵活。EPC2036能很好地支持电磁共振技术。这恰好可以克服智能鞋存在一定厚度的问题。
图6 磁共振技术
除了距离较远外,电磁共振方式还可以同时对多个设备进行充电,并且对设备的位置并没有严格的限制,使用灵活度在各项技术中居于榜首。智能鞋在充电时,一般时对两只同时充电,因此,能对多个设备同时充电的特性,也是智能鞋所必须的。
在传输效率方面,电磁共振方式可以达到40%~60%,虽然不是非常高,但完全可以满足智能鞋的需求。
综上述,氮化镓功率晶体管EPC2036以其高速度、高功率密度、充电距离远、易开发等特性,非常适合应用在可无线充电的智能鞋中。
另外,针对无线充电的应用,世强作为EPC唯一中国本土分销商,还提供了完整的技术方案,以及相应的DEMO(世强官网有详细的资料),可以极大地方便客户快速开发。
EPC2036其它典型应用:
直流-直流转换器;
无线电源传送;
包络跟踪;
射频传送;
功率逆变器;
D类音频放大器等。
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产品型号
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品类
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Configuration
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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
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Single
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15
|
6
|
30
|
0.745
|
0.23
|
0.14
|
0.42
|
0
|
86
|
67
|
20
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3.4
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28
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150
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BGA 0.85 x 1.2
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Apr, 2017
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