Первые впечатления про силовые нитрид-галлиевые транзисторы

Короче, первые впечатления об использовании силовых GaN-транзисторов фирмы GaN Systems.
Занимаюсь сейчас разработкой высокоэффективного силового преобразователя.
Посмотрев на победителей соревнования The Little Box Challenge организованного Google, стало понятно, что GaN-транзисторы — это уже не будущее силовой электроники, а вполне самое настоящее настоящее. =)

Для того чтобы быстро понять что это такое — купили демонстрационную плату GS66508T-EVBHB (вот ее обзор на сайте Терраэлектроники). Кстати в США на Mouser ее стоимость порядка 300 баксов, то в России ее продают как минимум за 600…

20160323_112455

Запустил понижающий преобразователь на постоянном токе — из 80В в 40В при ШИМ частотой 100 кГц и выходном токе 10А. Т.е. 400Вт выходной мощности. Получилась эффективность 96.5% процентов. При обдуве вентилятором (виден справа на фотке) температура транзистора не превышала 30°C. Что очень впечатляет.
(Эффективность должа быть чуть выше при повышении напряжения, но не оказалось под рукой мощного высоковольтного источника постоянного тока)

Из очень позитивного что еще отмечаю простое управление затворами: напряжение Vgs максимальное 6.5В, заряд затвора — единицы nC. Даже простые драйвера должны легко справляться с задачей (прадва на плате стоит драйвер с выходом 4А).

Есть моменты, которые не столь очевидны и собственно которые стоит отметить как предостережения:

  • Транзистор имеет явно экспоненциальную зависимость Rds от тока. Вот для сравнения зависимость для GS66508T который на платеGan_Rdsи у сопоставимого карбид-кремниевого SiC транзистора C2M0080120DSiC_RdsС этим надо быть осторожнее, потому что транзистор очень быстро изжаривает себя даже при небольшом превышении тока и\или недостаточном охлаждении (которое не столь тривиально из-за SMD корпуса и его малой тепловой инерации).
  • Не смотря на том, что они тестировали плату до 30А (кратковременно), реально понижающий преобразователь работал долговременно при токе 10А — т.е. это было 2кВт выходной мощности при 200В. Уже на 15А верхний транзистор нагревается выше 80 °C, а при 18А напряжение на выходе падает почти до 0В из-за сильных потерь на проводимость.

Несмотря на выявленные особенности, мы продолжим использование этих транзисторов и нашу разрабоку с применением GaN транзисторов. Нет ничего плохого использовать два транзистора параллельно для достижения 15А через транзистор и 30А в сумме. Кроме того, существуют еще варианты транзисторов на 60А и даже 100А. Возможно появятся еще кое-какие мысли по этому поводу после более детального опыта.

2 thoughts on “Первые впечатления про силовые нитрид-галлиевые транзисторы

  1. Привет!
    Спасибо Вам за блог, давно слежу за ним 🙂
    А по теме – к сожалению в России их трудно достать..пока не продают толком. Да и цена как то не радует особо, несмотря на очень даже впечатляющие характеристики :\

  2. Pingback: Magnetic flux cancellation: theory and power electronics practice | akpc806a

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s