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Efficient Power Conversion (EPC)

Monolithische GaN-Halbbrücke mit Treiber für 80 V/12,5 A

17. März 2020, 10:35 Uhr | Ralf Higgelke

Eine komplette GaN-Halbbrücke für 80 V/12,5 A mit Treiber und Logik sind im EPC2152 von Efficient Power Conversion (EPC) monolithisch integriert.

Mit dem EPC2152 hat Efficient Power Conversion (EPC) das erste Mitglied der neuen IC-Produktfamilie ePower Stage vorgestellt. Auf ihm sind Logik, Treiber und eine Halbbrücken-Leistungsstufe mit eGaN-FET für die Wandlung auf der 48-V-Schiene monolithisch integriert.

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»Für diskrete Leistungstransistoren ist nun das letzte Kapitel eingeläutet«, meint Alex Lidow, CEO und Mitbegründer von Efficient Power Conversion (EPC). »Integriertes Galliumnitrid auf Silizium bietet höhere Performance auf kleinerem Raum bei deutlich reduziertem technischem Aufwand. Diese neue Familie von integrierten Leistungsstufen ist die nächste bedeutende Stufe in der Entwicklung der GaN-Leistungswandlung, von der Integration diskreter Bauelemente bis hin zu komplexeren Lösungen, die eine Performance innerhalb des Schaltkreises bieten, die über die Möglichkeiten von Siliziumlösungen hinausgeht, und die den Entwicklern von Stromversorgungssystemen die Arbeit erleichtern«, so Lidow.

Grund für diese Einschätzung ist die Einführung des EPC2152 als erstes Mitglied der neuen Produktfamilie ePower Stage. Diese integrierten Schaltkreise (ICs) integrieren monolithisch auf nur einem Chip die eingangsseitige Schnittstellenlogik, Level Shifter, die Bootstrap-Lade-Schaltung, den Gate-Treiber sowie die als Halbbrücke konfigurierten ausgangsseitigen eGaN-FETs. Das Ergebnis ist ein LGA-Baustein mit den Abmessungen 3,9 mm × 2,6 mm × 0,63 mm.

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Beim Betrieb als Abwärtswandler von 48 V auf 12 V (Bild 1) bei einer Schaltfrequenz von 1 MHz erreicht die Lösung einen maximalen Wirkungsgrad von über 96 %. Gleichzeitig nimmt sie laut Hersteller auf der Leiterplatte 33 Prozent weniger Platz ein als eine entsprechende Implementierung mit mehreren diskreten Chips.

Der EPC2152 ist das erste Produkt einer geplanten, breit gefächerten Familie von integrierten Leistungsstufen, die sowohl im Chip-Scale-Gehäuse (CSP) als auch als Multi-Chip-Quad-Flat-Modul (QFM) erhältlich sein werden. Im Laufe des Jahres wird die Familie um Produkte ergänzt, die bei Schaltfrequenzen von 3 MHz bis 5 MHz und Strömen von 15 A bis 30 A pro Leistungsstufe arbeiten können.

Entwicklungs-Board und Verfügbarkeit

Das Entwicklungsboard EPC90120 ist für eine maximale Bauteilspannung von 80 V, einen maximalen Ausgangsstrom von 12,5 A mit EPC2152 ausgestattet. Diese 50,8 mm × 50,8 mm große Platine ist für eine optimale Schaltleistung ausgelegt und enthält alle maßgeblichen Komponenten, um den Baustein zu evaluieren.

Der Preis für den EPC2152 beträgt 5,03 US-Dollar pro Stück bei einer Abnahmemenge von 1000 Stück. Die Entwicklungsplatine EPC90120 kostet 123,75 Dollar pro Stück. Beides ist ab sofort bei Digi-Key erhältlich.