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Esta semana, Power Integrations ha lanzado su última familia de circuitos integrados de conmutador de retorno que integran la tecnología GaN para aplicaciones de energía más eficientes.

En otoño de 2017, Power Integrations lanzó su serie de circuitos integrados InnoSwitch3. En marzo del año pasado, comenzaron a ofrecer el InnoSwitch3-Pro específicamente para aplicaciones de carga rápida. Hace casi un año, los diseños que usaban el conjunto de chips se cumplían con el estándar USB PD 3.0 + PPS para su uso en adaptadores USB-PD.

Ahora, la compañía ha anunciado una versión de GaN (nitruro de galio) de los circuitos integrados InnoSwitch3 que puede alcanzar un 95% de eficiencia, superando a sus homólogos de silicio.

Aprenda más sobre el nuevo conjunto de chips de Power Integrations con este semiconductor de banda ancha aquí.

Power Integrations lanza nuevos dispositivos InnoSwitch

Muchas compañías eléctricas están integrando dispositivos GaN en sus circuitos integrados gracias a la capacidad de este semiconductor para cambiar grandes cantidades de energía con pérdidas mínimas.

Esta semana, Power Integrations lanzó varios productos nuevos a su línea InnoSwitch que incorporan transistores de potencia GaN para aplicaciones de retorno. Gracias al uso de GaN, los nuevos rangos de dispositivos tienen una eficiencia de hasta el 95% cuando se conmutan potencias de hasta 100 W mientras se incluyen en un pequeño paquete InSOP-24D de montaje en superficie.

Las nuevas gamas de productos incorporan los circuitos primario, secundario y de retroalimentación en un solo paquete que se necesita en los circuitos de retorno de CV / CC fuera de línea. La nueva gama de dispositivos incluye el InnoSwitch3-EP, el InnoSwitch3-CP, y el InnoSwitch3-CE, cada uno con sus propias especialidades.

Si bien cada familia InnoSwitch3 tiene sus propias aplicaciones, también comparten algunas características clave:

• EcoSmart: estos dispositivos consumen menos de 30 mW sin carga para cumplir fácilmente con las regulaciones de eficiencia global.
• Sistemas de protección: cortocircuito, detección de puerta abierta FET SR, y protección de bajo / sobre voltaje son estándar.
• Cumplimiento: Las familias cuentan con paquetes libres de halógenos y compatibles con RoHS.

Especificaciones de rango relevantes

La gama de dispositivos InnoSwitch3-EP incluye un controlador de retorno de CCM cuasi-resonante / multimodo, un interruptor de alto voltaje y un controlador de rectificación síncrona y detección del lado secundario, así como un FluxLink integrado, HIPOT aislado y un enlace de retroalimentación con un reinicio automático opcional. Protección contra la baja tensión.

La gama de dispositivos InnoSwotch3-CP es hasta un 94% eficiente en todo el rango de potencia y también incluye un controlador de retorno de CCM cuasi-resonante, CV / CC / CP preciso y respuesta instantánea transitoria 0% -100% -0% paso de carga mientras está disponible con varias características opcionales que incluyen compensación de caída de cable, reinicio automático y falla de bloqueo, y umbrales de fallas de subtensión de salida múltiple.

El InnoSwitch3-Pro incorpora un controlador multivodo de retorno de CCM cuasi-resonante, un interruptor de alto voltaje y un controlador de rectificación síncrona y detección del lado secundario, así como un suministro integrado de 3,6 V para microcontroladores externos, respuesta instantánea a la composición del tren, y está optimizado para la eficiencia Toda la línea y rango de carga. Pero el InnoSwitch3-Pro también integra un I controlado digitalmente²Interfaz C que permite que las MCU ajusten dinámicamente el voltaje y la corriente de la fuente de alimentación, así como el monitoreo de fallas.

Un circuito de ejemplo para el InnoSwitch3-Pro

Aplicaciones InnoSwitch3

La gama de dispositivos InnoSwitch3 tiene una amplia gama de aplicaciones de energía, incluyendo USB-PD, cargadores de alta corriente, cargadores móviles, decodificadores para televisores, pantallas, dispositivos, redes y productos de juegos.

Dado que la conservación y la eficiencia de la energía se están convirtiendo en un punto de venta clave de los productos de consumo, se puede decir que InnoSwitch3 es un controlador de retorno deseable para los últimos productos de bajo consumo.

Según Balu Balakrishnan, presidente y director ejecutivo, "GaN es una tecnología fundamental que ofrece importantes beneficios de eficiencia y tamaño sobre el silicio. Anticipamos una rápida conversión de transistores de silicio a GaN en muchas aplicaciones de potencia. "InnoSwitch3 ha sido el claro líder en tecnología en el mercado de circuitos integrados fuera de línea desde que lanzamos las variantes de silicio hace 18 meses, y los nuevos circuitos integrados basados ​​en GaN amplían aún más nuestra ventaja al avanzar tanto en la eficiencia como en la capacidad de potencia de nuestros productos flyback".

¿Qué es el alboroto de GaN?

El silicio es el material semiconductor del caballo de batalla por una amplia gama de razones, incluido su precio, la facilidad de implementación de la tecnología, la madurez y las propiedades de fabricación. Sin embargo, en lo que respecta a la electrónica de potencia, de muchas maneras hemos alcanzado las limitaciones físicas del silicio. Con la eficiencia energética ahora en el centro de una amplia gama de productos modernos, los diseños basados ​​en silicio están sintiendo la presión.

Sin embargo, los desarrollos y mejoras recientes en la tecnología de transistores de nitruro de galio ahora ven a GaN como un material semiconductor alternativo viable, especialmente en aplicaciones de energía.

Pero, ¿por qué es deseable GaN sobre el silicio en aplicaciones de potencia?

En primer lugar, los dispositivos basados ​​en GaN pueden conducir hasta 10,000 veces más eficientemente que el silicio, lo que resulta en pérdidas de potencia significativamente menores. En segundo lugar, los dispositivos GaN pueden fabricarse en instalaciones basadas en silicio con un mínimo cambio de equipo. En tercer lugar, el costo de los dispositivos de GaN es intrínsecamente más bajo que la producción de dispositivos MOSFET de silicio.

Por supuesto, si GaN es tan brillante, ¿por qué no se usa GaN en procesadores y microcontroladores en lugar de silicio? Esta es una pregunta complicada, pero la respuesta se reduce a varios factores, incluida la dificultad de producir dispositivos GaN de tipo P y la necesidad de materiales de bajo K para la electrónica de alta velocidad. La miniaturización de GaN a gran escala (es decir, 1 billón de dispositivos IoT) no es tan madura como el silicio.

Pero para una comparación simple, GaN es preferible en electrónica de potencia sobre silicio porque GaN:

• Tiene una resistencia a la baja.
• Puede cambiar más rápido que los dispositivos de silicona (lo que los hace preferibles para aplicaciones de radio)
• Tiene una capacitancia mas baja
• Requiere menos potencia para conducir un dispositivo

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Con el lanzamiento de su conjunto de chips InnoMux con un 91% de eficiencia esta primavera, está claro que Power Integrations está buscando tener un gran impacto en los circuitos integrados de alta eficiencia. Si ha trabajado en un diseño que otorga una gran importancia a la eficiencia, comparta sus experiencias en los comentarios a continuación.

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