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Navitas Semiconductor

Neue Generation von GaN-Power-ICs mit GaNSense-Technologie

8. November 2021, 11:30 Uhr | Ralf Higgelke

Marktführer Navitas hat seine dritte Generation an GaNFast-Power-ICs vorgestellt. Neu ist die monolithisch integrierte GaNSense-Technologie, um den Chip und die gesamte Schaltung präzise und effektiv gegen potenzielle Systemfehler zu schützen. Der Zielmarkt ist vor allem Schnellladegeräte.

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Schon bisher waren auf den GaNFast-Power-ICs von Navitas Semiconductor nicht nur der GaN-Leistungstransistor und Treiber monolithisch integriert. In der nun vorgestellten dritten Generation geht das Unternehmen den konsequenten nächsten Schritt: Nun sind auch kritische, autonome Echtzeit-Sensor- und -Schutzschaltungen integriert, die die Zuverlässigkeit und Robustheit von der Bausteine weiter verbessern und gleichzeitig die Vorteile der GaN-IC-Technologie in Bezug auf Energieeinsparung und Schnellladung erhöhen sollen. Zu den Zielmärkten gehören Schnellladegeräte für Smartphones und Laptops.

Mit der GaNSense-Technologie lassen sich Systemparameter wie Strom und Temperatur genau und in Echtzeit erfassen. Wenn das GaN-IC einen potenziell kritischen Systemzustand erkennt, kann es schnell in einen zyklusweisen Ruhezustand übergehen, um sowohl den Baustein als auch das gesamte System zu schützen. »Vom Erkennen bis zum Auslösen Schutzmaßnahme vergehen nur 30 ns«, erklärte Dan Kinzer, COO und CTO sowie Gründungsmitglied von Navitas. Nach seiner Einschätzung sei die GaNSense-Technologie sechsmal so schnell wie diskrete GaN-Implementierungen und halbiere damit die Höhe der Überschwinger der Ströme sowie die Zeit in der »Gefahrenzone« im Vergleich zu bisherigen Spitzenprodukten.

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Verluste weiter reduziert

GaNSense integriert auch eine autonome Standby-Funktion, die die Leistungsaufnahme im Ruhezustand automatisch reduziert. Dadurch lässt sich die Stromaufnahme weiter senken, was für die wachsende Zahl von Kunden, die aggressiv ihre eigenen Umweltinitiativen verfolgen, besonders wichtig ist. Da die Stromerfassung verlustfrei arbeitet, steigen die Energieeinsparungen im Vergleich zu früheren Generationen um bis zu zehn Prozent. Auch die Anzahl der externen Komponenten und der Platzbedarf des Systems sinken weiter.

Die neue Familie von GaN-Leistungs-ICs mit GaNSense umfasst zehn Produkte, die alle den Leistungstransistor, dessen Treiber, Steuerung, und Schutzbeschaltung monolithisch integrieren. Alle Familienmitglieder im 5 mm x 6 mm bzw. 6 mm x 8 mm großen PQFN-Gehäuse sind für 650 V (kurzzeitig 800 V) mit 2 kV ESD-Schutz ausgelegt, der Einschaltwiderstand R_DS(on) reicht je nach Typ von 120 bis 450 mΩ. Diese Familie von GaN-ICs ist für moderne Wandlertopologien optimiert, einschließlich quasi-resonanter Sperrwandler, Sperrwandler mit aktiver Klemmung (Active Clamp Flyback, ACF) und PFC-Topologien.