News: Microelectronics
24 maja 2023
Założona w 2020 roku firma Quantum Power Transformation (QPT) z Cambridge w Wielkiej Brytanii twierdzi, że jest pierwszą firmą, która stworzyła technologie potrzebne do umożliwienia GaN działania znacznie przekraczającego istniejące ograniczenia 100 kHz aż do 20 MHz w urządzeniach o dużej mocy i wysokim napięciu aplikacje wykorzystujące twarde przełączanie, takie jak systemy napędów silnikowych dla HVAC, robotyki itp. Technologia otwiera tę ważną sekcję rynku GaN, której nikt inny obecnie nie ma rozwiązań, dodaje firma.
Rysunek 1: Założyciel i dyrektor generalny QPT Rob Gwynne z modułem qGaN.
W aplikacjach wysokiego napięcia i dużej mocy istnieje praktyczny limit 100 kHz dla GaN, powyżej którego problemy z przegrzaniem i zakłóceniami RF stają się zbyt duże. Istniejące rozwiązanie polega na dławieniu GaN z powrotem do częstotliwości poniżej 100 kHz, co oznacza, że wydajność jest podobna do węglika krzemu i nie ma żadnych korzyści z używania GaN, ponieważ nie działa on przy wysokich prędkościach przełączania lub częstotliwościach, gdzie faktycznie zapewnia oszczędność energii.
„Inżynierowie energetyczni koncentrują się na byciu ekspertem w jednej dziedzinie i rozwinęli umiejętności oraz podejście projektowe, które działają przy przełączaniu 10–100 kHz, czyli tam, gdzie działają tranzystory krzemowe i SiC” — zauważa Rob Gwynne, założyciel i dyrektor generalny. „Byłem w stanie przyjrzeć się problemowi jako inżynier RF i stworzyć rozwiązanie, które umożliwia wykorzystanie pełnego potencjału tranzystorów GaN do 20 MHz z przełączaniem nanosekundowym, aby zapewnić lepszą precyzję operacyjną bez problemów z zakłóceniami RF lub przegrzaniem, a tym samym po raz pierwszy zapewniają obiecaną wydajność” — dodaje.
Rysunek 2: Porównanie GaN kontrolowanego przez SiC, GaN i QPT.
Firma QPT zintegrowała swoją technologię w dwóch modułach, dzięki czemu może być łatwo wdrażana przez klientów przy minimalnym wysiłku i zmianach w istniejących projektach. Moduł qGaN zawiera tranzystor GaN 650 V z firmowym układem qDrive, który jest uważany za najszybszy na świecie, najdokładniejszy, izolowany tranzystor GaN o najwyższej rozdzielczości i niskim jitterze. Drugim modułem jest qSensor, który łączy firmowe technologie ZEST i qSense, zapewniając wykrywanie i kontrolę, która umożliwia po raz pierwszy sterowanie GaN z superwysokimi częstotliwościami.
Ponadto firma QPT opracowała system konstrukcyjny WisperGaN, który obejmuje projekt referencyjny, w jaki sposób moduły i pomocnicza elektronika mogą być montowane razem w klatce Faradaya, tak aby nie występowały problemy z ogrzewaniem lub RF. Powstałe rozwiązanie odblokowuje zdolność GaN do pracy z ultrawysokimi częstotliwościami i zapewnia do 80% zmniejszenie zużycia energii w porównaniu z istniejącymi rozwiązaniami, które muszą działać przy znacznie niższych częstotliwościach.
Pierwszy moduł qGaN (Q650V15A-M01) będzie obsługiwał prąd 15A RMS napędzający silniki trójfazowe 380V. Mapa drogowa będzie zawierać moduły qGaN do obsługi różnych obciążeń mocy, aby spełnić wymagania różnych obszarów zastosowań. Firma twierdzi, że wraz z innymi modułami technologicznymi QPT rozwiązania „pod klucz” można łatwo montować zgodnie z projektem referencyjnym. Projekt referencyjny jest bezpośrednim zamiennikiem stopnia mocy istniejących napędów o zmiennej częstotliwości (VFD) bez potrzeby posiadania specjalistycznej wiedzy w zakresie EMC lub chłodzenia termicznego.
„Reszta istniejącego systemu, taka jak mikroprocesor i stos oprogramowania, pozostaje taka sama. To sprawia, że modernizacja jest autentycznym rozwiązaniem plug-and-play z korzyścią wynikającą z mniejszego zużycia energii, dzięki czemu opłaca się w ciągu kilku tygodni” — mówi Gwynne. „Ponadto istnieją dalsze oszczędności, ponieważ nowe zestawienie materiałów (BOM) jest mniejsze niż istniejące rozwiązania, ponieważ nie wymaga zewnętrznych filtrów” — dodaje. „Firmy, które chcą uaktualnić swoje obecne rozwiązania krzemowe, aby były bardziej wydajne energetycznie, mogą ominąć kłopoty związane z opracowaniem rozwiązania SiC we własnym zakresie i po prostu skorzystać z naszego uwolnionego rozwiązania GaN. Połączenie oszczędności energii VFD na poziomie około 80% z wykorzystaniem silnika daje około 10% redukcję całkowitego zużycia energii, co zwiększa się w zastosowaniach, w których silnik często pracuje z niskimi prędkościami, a obecne rozwiązania są nieefektywne”.
QPT szacuje, że rynki zastosowań wysokiego napięcia i dużej mocy, na których jej nowa technologia może zapewnić znaczne oszczędności energii, mają całkowity rynek adresowalny (TAM) o wartości 365 miliardów dolarów. Kluczowym segmentem jest HVAC, a zwłaszcza pompy ciepła, które są wdrażane wykładniczo na całym świecie, więc TAM będzie nadal rosnąć. „Silniki elektryczne odpowiadają za 45% globalnego zużycia energii elektrycznej, a nasza technologia może sprawić, że będą bardziej wydajne, a to oznacza mniejszą emisję dwutlenku węgla, co pomaga w walce ze zmianami klimatycznymi” — mówi Gwynne.
Napędy o zmiennej częstotliwości
Kluczowym obszarem zastosowań jest elektronika sterująca do napędów silnikowych, gdzie ich wysoki poziom sprawności może odgrywać kluczową rolę w oszczędzaniu energii. Badacze rynku szacują, że rocznie dodaje się 11 miliardów silników elektrycznych, co odpowiada za 45% całkowitego zużycia energii elektrycznej, więc wydajniejsze sterowanie silnikami mogłoby zapewnić znaczne globalne oszczędności energii i redukcję emisji CO2 generacja.
Rysunek 3: Jak typowa wydajność VFD drastycznie spada i marnuje energię wraz ze spadkiem prędkości silnika, w przeciwieństwie do technologii QPT.
Napędy VFD działają poprzez odcinanie przychodzącej mocy w celu wytworzenia częstotliwości, którą można zmienić w celu dostosowania prędkości silnika. Energia jest tracona za każdym razem, gdy występuje siekanie, a obecnie producenci uważają, że jest to minimalne, stąd ich podana wydajność 97%. Jednak liczba ta odnosi się do pełnej prędkości, ale w rzeczywistości prędkość zmienia się, a wydajność znacznie spada wraz ze spadkiem prędkości, co dzieje się w rzeczywistym cyklu operacyjnym i jest po cichu ignorowane przez producentów (podobnie jak producenci samochodów cytują tylko zużycie paliwa przy optymalnej prędkości i nie wspominając o rzeczywistych wartościach cyklu miejskiego).
Aby zmniejszyć straty energii, a tym samym zwiększyć wydajność, siekanie musi być szybkie, przechodząc od wyłączenia do włączenia lub wyłączenia, tak szybko, jak to możliwe. Dzieje się tak dlatego, że w czasie przełączania, kiedy tranzystor nie jest ani włączony, ani wyłączony, rozprasza on ogromne ilości mocy, co odpowiada za większość strat energii.
Rysunek 4: Projekt referencyjny QPT dla VFD wykorzystujący jego moduły z modułem qGaN na pierwszym planie.
Tranzystory GaN z technologią QPT mogą teraz pracować z częstotliwościami do 20 MHz, zapewniając ultraszybkie przełączanie w czasie 1–2 ns, w przeciwieństwie do 20–50 ns dla GaN, gdy są ograniczone do częstotliwości poniżej 100 kHz, aby uniknąć problemów z nagrzewaniem i kompatybilnością elektromagnetyczną. W ten sposób znajdują się w tym obszarze o dużej utracie energii przez bardzo krótki czas iw konsekwencji marnują bardzo mało energii na przekształcenie prądu stałego w prąd przemienny o zmiennej częstotliwości, aby napędzać silnik w całym zakresie różnych prędkości.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoAiStream. Analiza danych Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- Wybijanie przyszłości w Adryenn Ashley. Dostęp tutaj.
- Kupuj i sprzedawaj akcje spółek PRE-IPO z PREIPO®. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2023/may/qpt-240523.shtml
- :ma
- :Jest
- :nie
- :Gdzie
- $W GÓRĘ
- 1
- 11
- 2020
- a
- zdolność
- Zdolny
- AC
- Stosownie
- Konto
- Księgowość
- Konta
- dokładny
- w poprzek
- faktycznie
- w dodatku
- dodatek
- adres
- adresowalny
- Dodaje
- kwoty
- an
- i
- Rocznie
- każdy
- Zastosowanie
- aplikacje
- awanse
- SĄ
- POWIERZCHNIA
- na około
- AS
- zmontowane
- At
- uniknąć
- z powrotem
- BE
- bo
- stają się
- jest
- uwierzyć
- Korzyści
- Ulepsz Swój
- Poza
- Rachunek
- Miliard
- ale
- by
- cambridge
- CAN
- zdolny
- wózek
- węgiel
- dwutlenek węgla
- ceo
- zmieniony
- Zmiany
- okazały
- twierdził,
- roszczenia
- Klimat
- zwalczania
- kombajny
- łączenie
- sukcesy firma
- Firma
- w porównaniu
- porównanie
- kompletny
- w konsekwencji
- Budowa
- zawiera
- kontynuować
- kontrola
- kontroli
- mógłby
- Stwórz
- Aktualny
- Obecnie
- Klientów
- cykl
- dc
- dostarczyć
- dostarcza
- wdrażane
- Wnętrze
- projekty
- rozwinięty
- rozwijanie
- różne
- robi
- dramatycznie
- napęd
- napędzany
- jazdy
- Krople
- podczas
- z łatwością
- faktycznie
- efektywność
- efektywność
- wydajny
- wysiłek
- elektryczny
- elektryczność
- zużycie energii elektrycznej
- Elektronika
- więcej
- emisje
- umożliwiać
- Umożliwia
- energia
- inżynier
- Inżynierowie
- szczególnie
- oszacowanie
- Szacunki
- itp
- Eter (ETH)
- Każdy
- Przede wszystkim system został opracowany
- istniejący system
- ekspert
- ekspertyza
- wykładniczo
- zewnętrzny
- FAST
- najszybszy
- pole
- Postać
- Postacie
- filtry
- Firma
- i terminów, a
- pierwszy raz
- koncentruje
- W razie zamówieenia projektu
- założyciel
- Częstotliwość
- często
- od
- Paliwo
- pełny
- dalej
- generacja
- prawdziwy
- daje
- Globalne
- wspaniały
- uchwyt
- dzieje
- Ciężko
- Have
- he
- pomaga
- stąd
- Wysoki
- W jaki sposób
- Jednak
- http
- HTTPS
- olbrzymi
- hvac
- realizowane
- ważny
- in
- obejmuje
- Przybywający
- Zwiększać
- Zwiększenia
- niewydajny
- zintegrowany
- najnowszych
- odosobniony
- problemy
- IT
- szt
- JEGO
- samo
- jpg
- Klawisz
- uruchamia
- mniej
- poziom
- LIMIT
- Ograniczenia
- mało
- masa
- Popatrz
- straty
- stracił
- niski
- robić
- WYKONUJE
- Producenci
- rynek
- rynki
- materiały
- Może..
- znaczy
- minimalny
- moduł
- Moduły
- jeszcze
- bardziej wydajny
- większość
- Silnik
- Silniki
- dużo
- Potrzebować
- potrzebne
- potrzeba
- wymagania
- Ani
- Nowości
- Nie
- Uwagi
- już dziś
- of
- poza
- on
- ONE
- tylko
- otwiera
- działać
- operacyjny
- przeciwny
- Optymalny
- or
- Inne
- ludzkiej,
- koniec
- ogólny
- kraj
- jest gwarancją najlepszej jakości, które mogą dostarczyć Ci Twoje monitory,
- faza
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- Grać
- możliwy
- potencjał
- power
- Praktyczny
- Detaliczność
- Problem
- obiecał
- zapewniać
- zapewnia
- że
- lakierki
- Kwant
- szybko
- spokojnie
- zasięg
- Prawdziwy świat
- Rzeczywistość
- zmniejszyć
- redukcja
- projekt referencyjny
- region
- związane z
- wymiana
- wymagać
- wymagania
- Badacze
- REST
- wynikły
- prawo
- mapa drogowa
- rabować
- robotyka
- Rola
- run
- bieganie
- taki sam
- oszczędność
- Oszczędności
- mówią
- druga
- Sekcja
- segment
- znaczący
- znacznie
- Krzem
- węglik krzemu
- podobny
- po prostu
- umiejętności
- So
- Tworzenie
- rozwiązanie
- Rozwiązania
- specjalista
- prędkość
- prędkości
- stos
- STAGE
- pobyt
- taki
- Garnitur
- system
- systemy
- TAM
- Technologies
- Technologia
- niż
- że
- Połączenia
- świat
- ich
- Im
- Tam.
- w związku z tym
- termiczny
- one
- to
- trzy
- czas
- do
- razem
- także
- Kwota produktów:
- Transformacja
- przejście
- Rozwiązania pod klucz
- drugiej
- typowy
- Uk
- dla
- w odróżnieniu
- odblokowuje
- uaktualnienie
- miejski
- Stosowanie
- posługiwać się
- za pomocą
- różnorodny
- początku.
- chcieć
- była
- Marnotrawstwo
- tygodni
- DOBRZE
- Co
- jeśli chodzi o komunikację i motywację
- który
- KIM
- będzie
- w
- bez
- Praca
- świat
- świat
- zefirnet