GaN: Superemos los límites de la densidad de potencia y la eficiencia
Diseñe sistemas más rápidos y refrigerados, con un menor consumo energético y que ocupen menos espacio
¿Qué es el nitruro de galio (GaN)?
El nitruro de galio (GaN) es un semiconductor de banda ancha que permite una mayor densidad de potencia y un mejor rendimiento que los transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico de silicio (MOSFET) y los transistores bipolares de compuerta aislada (IGBT) tradicionales. El GaN procesa la electricidad con más eficacia que las soluciones de silicio puro, reduce la pérdida de potencia en los transformadores de corriente en un 80% y minimiza la necesidad de componentes de refrigeración adicionales. El GaN permite diseñar sistemas más pequeños y ligeros al incorporar más potencia en un espacio más reducido.
3 razones por las que el GaN está cambiando la gestión de la energía
El nitruro de galio está sustituyendo al silicio en un número creciente de aplicaciones que requieren una mayor densidad de potencia y eficiencia energética.
Ventajas de nuestra tecnología GaN
Mayor velocidad de conmutación que los FET de GaN discretos
Nuestros FET de GaN con controladores integrados pueden alcanzar velocidades de conmutación de 150 V/ns. Estas velocidades de conmutación, combinadas con un encapsulado de baja inductancia, nos permiten reducir las pérdidas y conseguir una conmutación limpia con un sobreimpulso minimizado.
Imanes más pequeños, mayor densidad de potencia
Nuestros dispositivos GaN permiten velocidades de conmutación más rápidas, que pueden ayudarle a alcanzar frecuencias de conmutación de más de 500 kHz. Esto se traduce en una reducción del magnetismo de hasta el 60%, un mayor rendimiento y una reducción de los costos del sistema.
Diseñado para la fiabilidad
Nuestros dispositivos GaN están diseñados para mantener la seguridad de los sistemas de alta tensión gracias a un proceso GaN-on-Si patentado, más de 40 millones de horas de pruebas de fiabilidad y diversas funciones de protección.
Herramientas y recursos de diseño específicos
Acorte el tiempo de comercialización con nuestros recursos de diseño de GaN, que incluyen calculadoras de disipación de potencia, modelos PLECS para simulación de circuitos y placas de evaluación para pruebas y funcionamiento en sistemas más grandes.
La próxima revolución en electrónica de potencia ya está en marcha
Revolucione su sistema de alta tensión con GaN de TI. Vea cómo nuestra tecnología GaN permite a los ingenieros reducir el tiempo de comercialización de los diseños de conversión de alta tensión y, al mismo tiempo, disminuir los costos del sistema y el impacto medioambiental.
Descubra aplicaciones destacadas
Alcance los estándares 80 Plus® Titanium con una eficiencia energética total del 96.5 % y una densidad de potencia superior a 100 W/pulg^3 con nuestra tecnología GaN
Diseñe sistemas de telecomunicaciones y servidores que admitan almacenamiento, aplicaciones basadas en la nube, potencia informática central y más, con nuestros dispositivos GaN. Con el fin de ayudarlo a cumplir sus requisitos de diseño en materia de eficiencia energética, nuestros diseños pueden alcanzar los estándares 80® Plus Titanium y permitir eficiencias de corrección del factor de potencia (PFC) superiores al 99 %.
Beneficios
- >Eficiencia del 99 % gracias al GaN en una topología PFC sin puente polo tótem
- Frecuencias de conmutación de >500 kHz en convertidores CC/CC aislados, lo que reduce la carga magnética
- Los controladores de compuerta integrados reducen las pérdidas parásitas y facilitan el diseño del sistema
Recursos destacados
- PMP23069 – 3-kW, 180-W/in3 single-phase totem-pole bridgeless PFC reference design with 16-A max input
- PMP23126 – 3-kW phase-shifted full bridge with active clamp reference design with > 270-W/in3 power density
- PMP40988 – Variable-frequency, ZVS, 5-kW, GaN-based, two-phase totem-pole PFC reference design
- LMG3422R030 – 600-V 30-mΩ GaN FET with integrated driver, protection and temperature reporting
- LMG3422R050 – 600-V 50-mΩ GaN FET with integrated driver, protection and temperature reporting
- LMG3411R150 – 600-V 150-mΩ GaN with integrated driver and cycle-by-cycle overcurrent protection
Obtenga más de 1.2 kW/l de densidad de potencia en sistemas bidireccionales de conversión de potencia CA/CC con nuestra tecnología GaN
Desarrolle sistemas alimentados por energía solar y eólica con nuestros dispositivos GaN, con los que podrá diseñar inversores y rectificadores CA/CC e inversores CC/CC más pequeños y eficientes. Con la conversión CC/CC bidireccional habilitada para GaN, puede integrar sistemas de almacenamiento de energía en inversores solares, lo que reduce la dependencia energética de la red.
Beneficios
- Densidad de potencia 3 veces superior (1.2 kW/l) y menor peso que los convertidores CA/CC y CC/CC existentes.
- Las propiedades de conmutación rápida del GaN a 140 kHz aumentan un 20 % la densidad de potencia respecto a los FET de SiC
- Paridad de costos del sistema gracias al menor costo de los componentes magnéticos frente a la topología SiC de 2 niveles
Recursos destacados
- TIDA-010210 – 11-kW, bidirectional, three-phase ANPC based on GaN reference design
- LMG3422R030 – 600-V 30-mΩ GaN FET with integrated driver, protection and temperature reporting
- LMG3522R030-Q1 – Automotive 650-V 30-mΩ GaN FET with integrated driver, protection and temperature reporting
- LMG3422R050 – 600-V 50-mΩ GaN FET with integrated driver, protection and temperature reporting
Mayor densidad de canales y menor tamaño del convertidor CA/CC en los sistemas de comprobación de baterías mediante nuestra tecnología GaN
Reduzca el tamaño de las fuentes de alimentación de CA/CC con nuestros FET de GaN con controladores de compuerta integrados. Nuestros dispositivos GaN conmutan a una frecuencia más alta que los MOSFETS y los FET de SiC, lo que mejora drásticamente la densidad de canales del equipo de pruebas y permite un tiempo de respuesta transitorio de la fuente de alimentación más rápido.
Beneficios
- >Eficiencia del 99 % gracias al GaN en una topología PFC sin puente polo tótem
- >Frecuencia de conmutación de 200 kHz en la etapa CC/CC, que permite una transición más rápida de carga a descarga en 1 ms.
- Los controladores integrados reducen las pérdidas parásitas y facilitan el diseño del sistema
Recursos destacados
- TIDM-02008 – Bidirectional high density GaN CCM totem pole PFC using C2000™ MCU
- PMP40690 – 4-kW interleaved CCM totem pole bridgeless PFC reference design using C2000™ MCU and GaN
- LMG3422R050 – 600-V 50-mΩ GaN FET with integrated driver, protection and temperature reporting
- LMG3410R070 – 600-V 70mΩ GaN with integrated driver and protection
Alta densidad de potencia en vehículos eléctricos con nuestra tecnología GaN
La nueva generación de cargadores de a bordo (OBC) monofásicos de 400 V y convertidores CC/CC de alta a baja tensión para vehículos híbridos y eléctricos utiliza dispositivos de potencia GaN para conmutar a frecuencias más altas y reducir el tamaño de los componentes magnéticos, lo que permite una mayor densidad de potencia en comparación con los OBC de silicio y SiC.
Beneficios
- Densidad de potencia de 3.8 kW/l, lo que implica más potencia que el SiC con el mismo volumen
- >Frecuencia de conmutación de 500 kHz para CLLLC y 120 kHz para PFC
- Eficiencia combinada a nivel de sistema del 96.5 %
- El controlador de compuerta integrado simplifica el diseño del sistema
Recursos destacados
- LMG3522R030-Q1 – Automotive 650-V 30-mΩ GaN FET with integrated driver, protection and temperature reporting
- GaN-Based, 6.6-kW, Bidirectional, Onboard Charger Reference Design – Test report
- Thermal Design and Performance of Top-Side Cooled QFN 12x12 Package – Application note
- POWERSTAGE-DESIGNER – Power Stage Designer™ software tool of most commonly used switchmode power supplies
Obtenga una mayor eficiencia energética y un factor de forma más compacto en etapas de potencia PFC para calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y electrodomésticos con nuestros dispositivos GaN
Las etapas de potencia con corrección del factor de potencia (PFC) son necesarias para que los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) cumplan las nuevas normas energéticas, como la EN6055. Las etapas de potencia GaN, en comparación con los transistores bipolares de compuerta aislada (IGBT), tienen una mayor eficiencia, lo que reduce la magnetización, el tamaño del disipador térmico y el costo total del sistema;
Beneficios
- La alta frecuencia de conmutación de hasta 60 kHz reduce el tamaño de los componentes magnéticos
- La reducción de las pérdidas de conmutación da como resultado etapas de potencia con un rendimiento del >99 %
- Su tamaño compacto y la posibilidad de refrigeración reducen de forma natural el tamaño y el costo del diseño
Recursos destacados
- TIDA-010203 – 4-kW single-phase totem pole PFC reference design with C2000 and GaN
- TIDA-010236 – 4-kW GaN totem-pole PFC reference design for appliances
- LMG3422R030 – 600-V 30-mΩ GaN FET with integrated driver, protection and temperature reporting
- LMG3422R050 – 600-V 50-mΩ GaN FET with integrated driver, protection and temperature reporting
Casos de éxito de clientes
Descubra qué opinan nuestros clientes sobre la tecnología GaN de TI y cómo les está ayudando a conseguir diseños de alta tensión más pequeños, fiables y eficientes.
Chicony Power
"El GaN está introduciendo cambios revolucionarios en los diseños de fuentes de alimentación. Sus características de conmutación de alta frecuencia y su menor impedancia de línea son factores clave para mejorar la eficiencia y reducir el tamaño de los productos de fuentes de alimentación, lo que se traduce en una reducción significativa del consumo de energía y del uso de materiales en los productos de fuentes de alimentación y abre nuevas oportunidades para los conceptos de diseño respetuosos con el medio ambiente de Chicony Power".
- Yang Wang | Chicony Power, vicepresidente de I+D
LITEON
"LITEON ha superado los retos de desarrollar la nueva generación de fuentes de alimentación para servidores de gama alta con el mejor equipo de I+D y las tecnologías de materiales más avanzadas. LITEON ha ganado ventaja y ha cumplido los requisitos de ahorro energético de los centros de datos gracias a las soluciones GaN de TI".
- Todd Lee | LITEON Technology, director sénior de I+D, plataforma y solución de infraestructura en la nube
Delta
"La aplicación de GaN, en combinación con la experiencia básica de Delta (Electronics) en electrónica de potencia de alta eficiencia, permite maximizar la densidad de potencia sin afectar negativamente a la eficiencia energética. En última instancia, la tecnología GaN abre la puerta a un nuevo mundo de productos cuya realización no ha sido posible hasta ahora".
- Kai Dong | Delta Electronics, I+D, director de la unidad de negocio de diseño personalizado
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Diseño con dispositivos GaN
Nuestra gama de FET de GaN con controlador y protección integrados puede ayudarle a conseguir una alta densidad de potencia con una fiabilidad de por vida y un costo del sistema inferior al de las soluciones de otros fabricantes.
Complete su diseño GaN
Tanto si busca aumentar la eficiencia como mejorar la fiabilidad o reducir las interferencias electromagnéticas, nuestra gama de dispositivos complementarios tiene como objetivo maximizar el rendimiento de su sistema GaN.
Continúe con su diseño de alta tensión
Diseñar sistemas eficientes de conversión de alta tensión es solo uno de los muchos retos que conlleva trabajar en aplicaciones de alta tensión. Visite nuestra página de tecnología de alta tensión para obtener más información sobre nuestras tecnologías de conversión de energía, medición de corriente y tensión, aislamiento y control en tiempo real, y descubra las ventajas de elegir TI para su próximo diseño de alta tensión.