مدونة الشركة حول Navitas NV6247C Half Bridge GaNFast™ Power IC مع تقنية GaNSense™

شركة شينزن مينغجيادا الإلكترونيات المحدودة توفر النفيتاسNV6247C، و GaNFast TM نصف الجسر طاقة IC مع تكنولوجيا GaNSense TM.

أنا.NV6247Cلمحة عامة عن المنتج

الـNV6247Cهي وحدة برمجة طاقة نصف جسر متكاملة بطاقة 650 فولت تنفيذ تكنولوجيا Navitas® GaNFast TM + GaNSense TM مزدوجة النواة. وهي تنتمي إلى عائلة منتجات NV624X نصف جسر ،مقارنة مع NV6245C (FET مزدوج 275mΩ)يحتوي على مقاومة تشغيل مجتمعة قدرها 160mΩ عبر اثنين من GaN FETs ويعمل ضمن نطاق الطاقة من 65 ~ 400W. من خلال دمج FETs طاقة GaN المزدوجة ، وسائقات البوابة ، ومحولات المستوى ،دوائر أخذ العينات والحماية الذاتية بدون خسارة مطلوبة لطوبولوجيا نصف الجسر المتكاملةإنه يحل محل الحل المجزأ من MOSFETs المتفردة التقليدية + السائقين + مقاومات أخذ العينات + مكونات حماية الطرفية ،تعمل ككتلة بناء طاقة موحدة لمصادر الطاقة ذات الشحن السريع، PFC قطب التوتيم، محركات المحرك بلا فرشاة BLDC ومصادر الطاقة الشاشة الكبيرة. يتم وضع الجهاز في حزمة PQFN 6 × 8 ملم 32 دبوس محسنة حراريًا،مزودة بمحاضرات حرارية مفتوحة ذات مساحة كبيرة مزدوجة لتحسين تبديد الحرارةيعمل في نطاق درجة الحرارة من -55 °C إلى + 150 °C ، ويوفر حماية ESD كاملة الشريحة 2kV ويدعم نطاقًا واسعًا من فولتاج إمدادات VCC من 10 ′′ 24V ،تلبية المتطلبات الصارمة للسلامة والتحكم في درجة الحرارة في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، الأجهزة المنزلية الصغيرة، والمعدات الصناعية ذات الطاقة المنخفضة.

الثاني.NV6247Cهيكل النواة: GaNFast TM النواة النصفية المتكاملة الموحدة

يشكّل GaNFastTM، عملية غاليوم نيتريد الناضجة من Nanowei، أساسNV6247Cيستخدم تصميم أحادي يدمج دوائر GaN والسائق في حزمة واحدة، وبالتالي القضاء على مشاكل تذبذب البوابة في المصدر،أخطاء التبديل والإشعال الخاطئ الناجمة عن الحمل الطفيلي للحلقة البوابة في الحلول المنفصلة:

الـNV6247Cيحتوي على مفاتيح طاقة GaN فائقة الأداء من 650 فولت مزدوجة: شريحة واحدة تدمج كل من FETs GaNFast TM نتريد الغاليوم من الجانب العالي والجانب المنخفض ، مع مقاومة تشغيل مجتمعة تبلغ 160mΩ ،مقاس 650 فولت مع ذروة عابرة عابرة لفترة قصيرة تصل إلى 800 فولتبالمقارنة مع MOSFETات السيليكون من نفس المواصفات، يتم تقليل خسائر التبديل بأكثر من 60٪، ودعم ترددات التبديل فائقة الارتفاع تصل إلى 2MHz.هذا يسهل مصغر المكونات المغناطيسية مثل محولات الطاقة والحوافز، مما يقلل من الحجم الإجمالي لوحدة إمدادات الطاقة بأكثر من 30%

التكامل الأصلي لسائقين الجانب العالي والجانب المنخفض ودوائر bootstrap:الاندماج على الشريحة من وحدات تحويل مستوى الجانب العالي وتنظيم الجهد bootstrap يلغي الحاجة إلى ثنائيات bootstrap عالية الجهد الخارجية والمكثفات المرتبطة بها؛ لا يتطلب فقط مدخلات مستوى المنطق الرقمي من الخارج (متوافقة مع إشارات وحدة التحكم القياسية 3.3 فولت) ، لا يحتاج المطورون إلى تعديل توقيت المحرك من الجانب العالي والجانب المنخفض.ببساطة ربط إشارة PWM للمتحكم الرئيسي يسمح مباشرة بتشغيل نصف الجسر، مما يقلل من BOM الأجهزة بأكثر من 60 ٪ وبصمة PCB بنسبة 61 ٪ ؛

تكييف التوصيل الناعم المثالي: تم تنسيق العملية لتوصيلات التوصيل الناعم الشائعة مثل LLC resonant ، AHB active clamping و totem-pole PFC ،الحد بشكل ملحوظ من ارتفاعات التبديل وتداخلات dv/dt، مما يقلل من تكاليف إصلاح EMI. وهذا يجعلها الحل المفضل لشحن سريع عالي الطاقة من USB-PD 3.1 120 ′′ 240W ومصادر الطاقة التلفزيونية LCD.

الثالث.NV6247Cتكنولوجيا الاختراق: GaNSense TM ‬ أجهزة استشعار بدون خسائر و حماية مستقلة فائقة السرعة

تمثل GaNSense TM المميز الأساسيNV6247Cمقارنة مع حلول نصف الجسر المتكاملة القياسية GaN. إنه ينفصل عن بنية الكشف التقليدية عن التيار التي تعتمد على مقاومات أخذ العينات ، وتحقيق قدرات رئيسية:الكشف عن التيار بدون خسارة على الشريحة وحماية الحالة الذاتية على مستوى النانو ثانيةكما أنها تكنولوجيا رئيسية للعمل الذكي لـ ICs الطاقة واسعة النطاق:

1- أجهزة استشعار التيار بدون خسارة

تخلي عن التصميم التقليدي لمقاومات أخذ عينات الطاقة المتسلسلة (Rcs) ، تستخدم هذه التكنولوجيا خصائص قناة رقاقة GaN للكشف عن التيار في الموقع.مع صفر خسارة في أخذ العينات وبدون توليد حرارة من مقاومات أخذ العينات، فإنه لا يحسن فقط كفاءة إمدادات الطاقة في الحمل الكامل بنسبة 0.5٪ إلى 1.2٪ ولكن أيضا يزيل الحاجة إلى مقاومات أخذ العينات عالية الطاقة على PCB، وتبسيط تصميم إدارة الحرارة؛يمكن توجيه إشارة أخذ العينات مباشرة إلى وحدة MCU للتحكم في التيار الثابت في الحلقة المغلقة ومراقبة الطاقة، مما يجعلها قابلة للتطبيق على نطاق واسع في سيناريوهات التحكم في الطاقة الثابتة السريعة والحد من تيار المحرك.

2. 30ns حماية مستقلة فائقة السرعة (لا يتطلب تدخل MCU)

غانسينسTM يتضمن منطق الكشف عن الأخطاء على الشريحة، مع زيادة التيار (OCP) ، زيادة درجة الحرارة (OTP) ،الحماية من الدائرة القصيرة والإغلاق تحت الجهد (UVLO) ، كل ذلك يتم إدارته من خلال نظام حزمة مغلقة مستقل بالكامل: عند اكتشاف الدائرة القصيرة أو فشل التداول ، يتم إيقاف تشغيل كلا مفتاحي GaN على الفور في غضون 30 ns.هذا يمثل تحسناً يصل إلى 200 مرة تقريباً عن سرعة إيقاف الحلول المنفصلة في 5 ‰ 10 μsتمكين حماية القفل الذاتي دون انتظار أمر إيقاف من شريحة التحكم الرئيسية ، وبالتالي القضاء على خطر تدمير الجهاز على مستوى الأجهزة.الشريحة تمتلك أجهزة استشعار درجة الحرارة العالميةإذا تجاوزت درجة حرارة التقاطع الحد الأدنى ، فإنه يقلل تلقائيًا من الطاقة أو يغلق الإخراج ، مما يعزز بشكل كبير الموثوقية في ظل ظروف تشغيل قاسية ،مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات عالية الخطورة مثل توقف المحركات والدائرات القصيرة لتزويد الطاقة.

IV. المعلمات الكهربائية الرئيسيةNV6247C

الجهد القياسي: 650 فولت (أعلى 800 فولت)

المقاومة الإجمالية لـ FETs المزدوجة: 160mΩ

الطاقة التشغيلية الموصى بها: 65 واط 400 واط

تردد التبديل التشغيلي: 0~2MHz

فولتاج التغذية (VCC): 10V24V

درجة حرارة التشغيل: من 55°C إلى +150°C

حجم العبوة: 6 × 8 ملم PQFN-32 (سطوحات حرارة مزدوجة)

تصنيف الحماية: 2kV ESD، حماية OCP/OTP/bypass/UVLO رباعية

الخامس: سيناريوهات التطبيق الشائعةNV6247C

مصادر الطاقة الشحن السريع من نوع USB-C ذات الطاقة العالية (100 ′′ 240W): مناسبة لشواحن GaN متعددة الموانئ PD 3.1 240W ، باستخدام طوبولوجيات AHB / LLC.الاستفادة من خصائص التردد العالي لتقليل حجم المحول، مما يتيح الشحن السريع المدمج عالية الطاقة

محركات المحرك BLDC للأجهزة المنزلية (100 400W): الخلاطات ، ضاغطات الثلاجات التي يتم التحكم بها بواسطة العاكس ، مروحة وحدات تكييف الهواء الداخلية ، مضخات المياه.تكوينات نصف الجسر ذات ذراع واحدة مع عاكس ثلاثي المراحل، أو العديد من رقائق NV6247C مجتمعة لتشكيل عاكس جسر كامل ثلاثي المراحل. حماية GaNSense للدائرة القصيرة السريعة مناسبة لتطبيقات المحركات مع ظروف توقف متكررة.

إمدادات الطاقة الصناعية و AV: إمدادات الطاقة المدمجة 200W + للفيديو / الشاشة LCD ، الدوائر PFC المسبقة للتعزيز ، وإمدادات الطاقة التبديلية لمعدات التحكم الصناعية الصغيرة.

إمدادات الطاقة المساعدة لتخزين الطاقة: المراحل السابقة لمحولات DC-DC ذات الطاقة المنخفضة لتخزين الطاقة المحمولة ، وحدات إمدادات الطاقة المساعدة لمحطات الطاقة الخارجية.

الموجز السادسNV6247Cالمزايا الرئيسية

الحد الأدنى من تطوير الأجهزة: تعوض وحدة برمجة واحدة أكثر من 10 مكونات منفصلة، مما يقلل من دورة البحث والتطوير في مجال إمدادات الطاقة، مما يتيح "تخطيطًا لمرة واحدة للإنتاج الضخم".وتخفيض تكاليف شراء المكونات وتجميعها;

زيادة كفاءة استخدام الطاقة: من خلال الجمع بين خسائر التبديل المنخفضة من GaNFast مع أخذ العينات بدون خسارة من GaNSense ، يحقق النظام كفاءة كاملة الحمل تتجاوز 94٪.توفير طاقة أكبر بنسبة 5% مقارنة مع الحلول القائمة على السيليكون;

موثوقية النظام الاستثنائية: الحماية الذاتية القائمة على الأجهزة 30ns جنبا إلى جنب مع بنية التذبذب بدون بوابة تقلل بشكل كبير من معدلات فشل ما بعد البيع ،مما يجعلها مناسبة للأجهزة الطرفية للسيارات والآلات الصناعية الصغيرة التي تتطلب تشغيل مستمر طويل الأمد;

التصغير: تعمل الترددات العالية في 2 ميغاهرتز على تقليل حجم المكونات المغناطيسية بشكل كبير ، مما يسهل تصميمات رقيقة ومدمجة للشاحنات ومراقبي المحركات ،التوافق مع الاتجاه نحو التقليص في أجهزة الإلكترونيات الاستهلاكية.