Bidirektionaler DC-DC-Wandler

2-kW-Referenzboard von EPC und MPS

17. Februar 2022, 13:38 Uhr | Ralf Higgelke
Efficient Power Conversion, EPC9165
© Efficient Power Conversion

Für die Elektromobilität hat Efficient Power Conversion (EPC) zusammen mit Monolithic Power Systems (MPS) ein Referenzboard für einen 2 kW starken bidirektionalen DC-DC-Wandler für 48 V auf 14 V entwickelt.

Unter der Bezeichnung EPC9165 hat EPC einen bidirektionalen, zweiphasigen 2-kW-Wandler für 48 V auf 14 V präsentiert, der einen maximalen Wirkungsgrad von 97 Prozent hat. Die 108 mm × 70 mm × 40 mm große Lösung ist skalierbar; zwei Wandler können für 4 kW parallel geschaltet werden, drei Wandler für 6 kW oder nur eine Phase für 1 kW. Auch wenn die nominale Ausgangsspannung 14 V beträgt, lässt sich die Ausgangsspannung aufgrund der verwendeten Topologie auf Werte zwischen 12 V und 36 V einstellen. Das Referenzdesign kostet 498,00 US-Dollar pro Stück und ist ab sofort bei Digi-Key erhältlich.

Das EPC9165 enthält den GaN-FET EPC2302 von EPC, der kontinuierlich 101 A und gepulst 390 A liefert. Das thermisch optimierte QFN-Gehäuse mit freiliegender Oberseite verbessert die Wärmeabgabe an den Kühlkörper. Es bietet einen Wärmewiderstand von 0,2 K/W zum Kühlkörper, die benetzbaren Flanken vereinfachen die Baugruppeninspektion und es ist bei thermischen Zyklen robuster. Der EPC2302 bietet einen RDS(on) von 1,4 mΩ (typ.) und 1,8 mΩ (max.) sowie eine Gate-Ladung QG von 23 nC (typ.), eine QGD von 2,3 nC (typ.), QOSS von 85 nC (typ.) und eine QRR von Null für geringe Leitungs- und Schaltverluste.

Das Referenzdesign enthält den neuen Automotive-qualifizierten Halbbrückentreiber MPQ1918 von Monolithic Power Systems (MPS), der speziell für den Einsatz mit GaN-FETs entwickelt wurde. Der MPQ1918 ist in einem 3 mm × 3 mm großen FCQFN-Gehäuse mit benetzbaren Flanken für eine optische Inspektion erhältlich. Der Baustein bietet einen maximalen Ausgangsstrom von 1,6 A mit einem Pull-down- bzw. Pull-up-Widerstand von 0,2 Ω bzw. 1,2 Ω. Dadurch lassen sich Hochleistungs-FETs mit schnelleren Schaltflanken verwenden, um den Wirkungsgrad zu maximieren und die Leistungsdichte zu erhöhen. Im Vergleich zu anderen Halbbrücken-GaN-Treibern für Automobilanwendungen bietet dieser Baustein nach Herstelleraussage einen höheren Wirkungsgrad, verbessert die Störabstrahlung und ist sehr kostengünstig.

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