Power-Highlights der electronica 2020
Texas Instruments
Der Wirkungsgrad ist das Dauer-Power-Thema für Entwickler und wird es mit steigender Leistung auf immer geringeren Bauräumen wohl bleiben. Texas Instruments (TI) hat pünktlich zur virtuellen electronica eine neue Generation von Galliumnitrid-Feldeffekttransistoren (GaN-FETs) auf den Markt gebracht. Die neuen GaN-Fets erreichen 99 % Wirkungsgrad und sind mit Nennspannungen von 650 V und 600 V für das Hochspannungs-Power-Management in Elektroautos und industrielle Stromversorgungen mit langen Lebenszyklen ausgelegt.
Integrierte, schnell schaltende 2,2-MHz-Gatetreiber helfen der neuen GaN-FET-Familie neben dem sensationellen Wirkungsgrad dabei, die Leistungsdichte zu verdoppeln und den Bauraum der Leistungs-Induktivitäten gegenüber bestehenden Lösungen um 59 % zu reduzieren. TI entwickelte die neuen FETs mit seinen eigenen GaN-Werkstoffen und setzt für die Herstellung auf ein GaN-on-Silicon-Substrat, was preisliche und logistische Vorteile gegenüber etwa Siliziumkarbid (SiC) bietet.
Die neuen Automotive-GaN-FETs sollen dazu beitragen, die Abmessungen der Bord-Ladegeräte und Gleichspannungswandler von Elektrofahrzeugen gegenüber bestehenden Si- oder SiC-Lösungen um bis zu 50 % zu reduzieren. Entwickler können laut TI mehr Reichweite pro Batterieladung, eine erhöhte Systemzuverlässigkeit und niedrigere Designkosten erzielen. In Industrie-Designs ermöglichen die neuen Bauelemente ein hohes Maß an Effizienz und Leistungsdichte für Netzstromversorgungen, bei denen es auf niedrige Verluste und eine geringere Leiterplattenfläche ankommt, wie etwa bei Hyperscale- und Enterprise-Computing-Plattformen und Gleichrichtern für die 5G-Mobilkommunikation.
Ein weiteres Highlight auf der virtuellen electronica 2020 war die Vorstellung einer neuen Familie rauscharmer DC/DC-Schaltregler mit eingebauter Ferritperlen-Kompensation vor. Der TPS62912 und der TPS62913 kommen im Frequenzbereich von 100 Hz bis 100 kHz auf ein geringes Rauschen von nur 10 µVRMS, sodass Entwickler in ihren Designs auf einen oder mehrere LDOs (Low-Dropout-Regler) verzichten und so die Verluste um bis zu 76 % und die Leiterplattenfläche um 36 % reduzieren können.