Innoscience/Universität Bern

Mehrstufiger Leistungswandler für 850 VDC mit 650-V-GaN

11. Mai 2023, 7:21 Uhr | Iris Stroh

Innoscience und die Universität Bern demonstrieren einen mehrstufigen Leistungswandler für 850VDC-Anwendungen mit 650V-GaN, um die Anforderungen für Elektrofahrzeuge und Industrie zu erfüllen

Innoscience Technology hat zusammen mit der Berner Fachhochschule (BFH) eine Referenzdemo für einen mehrstufigen Leistungswandler für 850VDC-Anwendungen vorgestellt.

In dem Referenz-Design kommen die 650V-InnoGaN-HEMT-Leistungsbausteine von Innoscience in einer Multilevel-Topologie zum Einsatz, so dass 850VDC-Anwendungen wie Motortreiber für Elektromobilität, Solar- und Industrie-Wechselrichter, EV-Schnellladegeräte und zukünftige EV-Antriebsstränge adressiert werden können.

Der dreistufige ANPC-Wandler (Active Neutral Point Clamped) basiert auf dem INN650D080BS von Innoscience, einem 650V/80mΩ-HEMT im 8x8mm DFN-Gehäuse. Dabei sind keine Snubber-Kondensatoren oder teure SiC-Dioden erforderlich, was die Systemkosten senkt.

Prof. Timothé Delaforge und Prof. Sébastien Mariéthoz von der BFH, die zusammen an dieser Entwicklung gearbeitet haben, erläutern dazu: »Bei höheren Spannungen sind klassische Zwei-Level-Topologien wie eine Halbbrücke nicht praktikabel, da die 650V-HEMTs ausfallen würden. Aber es gibt viele andere Strukturen, mit denen wir die Betriebsspannung der HEMTs deutlich unter ihrer Nennspannung halten können, während wir mit viel höheren Zwischenkreisspannungen arbeiten. In diesem Fall haben wir uns für den ANPC-Aufbau entschieden, weil dieser uns ermöglicht, 850 VDC zu schalten, ohne dass SiC erforderlich ist. 850 V sind hoch genug für viele Industrie- und E-Mobilitätsanwendungen – sogar für EV-Antriebsstränge – wenn beim Schaltungsdesign sorgfältig darauf geachtet wird, parasitäre Effekte zu minimieren.« Und weiter: »Wir haben uns für die InnoGaN-HEMTs von Innoscience entschieden, weil sie einen sehr hohen Wirkungsgrad bieten, zuverlässig sind und gleichzeitig die kostengünstigsten Bauelemente am Markt sind.«

Dr. Denis Marcon, General Manager Europe bei Innoscience, fügt hinzu: »Obwohl dieses Design sechs HEMTs verwendet, können wir die Größe des Filters und damit die Gesamtgröße des Wandlers verringern, da wir mit einer viel höheren Frequenz schalten. Außerdem lässt sich mit unseren InnoGaN-HEMTs bei Wechselrichtern ein Wirkungsgrad von 99 Prozent erreichen, was die Zuverlässigkeit des Systems erhöht und die Kosten senkt.«