Novice: Microelectronics
24 maj 2023
Podjetje Quantum Power Transformation (QPT) iz Cambridgea v Združenem kraljestvu, ustanovljeno leta 2020, trdi, da je prvo podjetje, ki je ustvarilo tehnologije, potrebne za omogočanje GaN delovati pri precej večjih obstoječih omejitvah 100 kHz vse do 20 MHz v močnih in visokonapetostnih aplikacije, ki uporabljajo trdo preklapljanje, kot so motorni pogonski sistemi za HVAC, robotika itd. Tehnologija odpira ta pomemben del trga GaN, ki ga nihče drug trenutno nima rešitev, dodaja podjetje.
Slika 1: Ustanovitelj in izvršni direktor QPT Rob Gwynne z modulom qGaN.
Pri visokonapetostnih aplikacijah z visoko močjo obstaja praktična meja 100 kHz za GaN, nad katero postanejo težave s pregrevanjem in RF motnjami prevelike. Obstoječa rešitev je dušenje GaN nazaj pod 100 kHz, kar pomeni, da je zmogljivost podobna silicijevemu karbidu in ni nobenih koristi od uporabe GaN, saj ne deluje pri visokih preklopnih hitrostih ali frekvencah, kjer dejansko zagotavlja prihranek energije.
»Inženirji energetike so osredotočeni na to, da so strokovnjaki na enem področju in so razvili veščine in oblikovalske pristope, ki delujejo pri preklapljanju 10–100 kHz, kjer delujejo silicijevi in SiC tranzistorji,« ugotavlja ustanovitelj in izvršni direktor Rob Gwynne. »Na težavo sem lahko pogledal kot RF inženir in ustvaril rešitev, ki omogoča, da GaN tranzistorji delujejo pri njihovem polnem potencialu do 20MHz z nanosekundnim preklopom, da zagotovijo večjo natančnost delovanja brez težav z RF motnjami ali pregrevanja in tako za prvič, zagotovijo obljubljeno učinkovitost,« dodaja.
Slika 2: Primerjava SiC, GaN in QPT-kontroliranega GaN.
QPT je svojo tehnologijo integriral v dva modula, tako da jo lahko stranke preprosto implementirajo z minimalnim trudom in spremembami obstoječih zasnov. Modul qGaN vsebuje 650 V GaN tranzistor s pogonom qDrive podjetja, za katerega se trdi, da je najhitrejši, najbolj natančen, z najvišjo ločljivostjo in z nizkim tresenjem izoliran GaN tranzistorski gate pogon. Drugi modul je qSensor, ki združuje tehnologiji podjetja ZEST in qSense ter zagotavlja zaznavanje in nadzor, ki omogoča, da se GaN prvič poganja pri supervisokih frekvencah.
Poleg tega je QPT razvil svoj konstrukcijski sistem WisperGaN, ki vključuje referenčno zasnovo, kako je mogoče module in pomožno elektroniko sestaviti skupaj v Faradayevi kletki, tako da ni težav z ogrevanjem ali RF. Rešitev, ki izhaja iz tega, odklene sposobnost GaN, da zdaj deluje pri ultravisokih frekvencah, in zagotavlja do 80-odstotno zmanjšanje porabe energije v primerjavi z obstoječimi rešitvami, ki morajo delovati pri veliko nižjih frekvencah, se domneva.
Prvi modul qGaN (Q650V15A-M01) bo upravljal 15 A RMS tok, ki poganja 380 V trifazne motorje. Načrt bo vseboval module qGaN za obvladovanje različnih različnih močnostnih obremenitev, ki ustrezajo zahtevam različnih področij uporabe. Skupaj z drugimi tehnološkimi moduli QPT je mogoče rešitve na ključ enostavno sestaviti v skladu z referenčno zasnovo, pravi podjetje. Referenčna zasnova je nadomestna zamenjava za močnostno stopnjo obstoječih pretvornikov s spremenljivo frekvenco (VFD) brez potrebe po kakršnem koli strokovnem znanju na področju elektromagnetne združljivosti ali termičnega hlajenja.
»Preostali del obstoječega sistema, kot sta mikroprocesor in sklad programske opreme, ostaja enak. Zaradi tega je nadgradnja pristna rešitev plug-and-play s prednostmi manjše porabe energije, tako da se dejansko povrne v tednih,« pravi Gwynne. »Poleg tega obstajajo dodatni prihranki, saj je novi seznam materialov (BOM) manjši od obstoječih rešitev, saj ne zahteva zunanjih filtrov,« dodaja. »Podjetja, ki želijo nadgraditi svoje trenutne silicijeve rešitve, da bi bila energetsko učinkovitejša, se lahko izognejo težavam pri razvoju rešitve SiC v podjetju in preprosto uporabijo našo sproščeno rešitev GaN. Kombinacija približno 80-odstotnega prihranka energije VFD z porabo motorja daje približno 10-odstotno zmanjšanje skupne porabe energije, kar se poveča v aplikacijah, kjer je motor pogosto pri nizkih vrtljajih, kjer so trenutne rešitve neučinkovite.«
QPT ocenjuje, da ima trg visokonapetostnih aplikacij z veliko močjo, kjer lahko njegova nova tehnologija zagotovi znatne prihranke energije, skupni naslovljivi trg (TAM) v višini 365 milijard dolarjev. Ključni segment tega so HVAC in zlasti toplotne črpalke, ki se eksponentno uvajajo po vsem svetu, zato se bo TAM še povečeval. »Električni motorji predstavljajo 45 % svetovne porabe električne energije in naša tehnologija jih lahko naredi učinkovitejše, kar pomeni manj emisij ogljikovega dioksida, kar pomaga v boju proti podnebnim spremembam,« pravi Gwynne.
Frekvenčni pogoni
Ključno področje uporabe je krmilna elektronika za motorne pogone, kjer ima lahko njihova visoka stopnja učinkovitosti ključno vlogo pri varčevanju z energijo. Raziskovalci trga ocenjujejo, da se letno doda 11 milijard električnih motorjev, kar predstavlja 45 % celotne porabe električne energije, zato bi učinkovitejše krmiljenje motorjev lahko zagotovilo pomembne svetovne prihranke energije in zmanjšanje CO2 generacije.
Slika 3: Kako tipična učinkovitost VFD dramatično pade in zapravlja energijo, ko se hitrost motorja zmanjša, za razliko od tehnologije QPT.
VFD-ji delujejo tako, da sekajo vhodno moč, da ustvarijo frekvenco, ki jo je mogoče spremeniti za prilagoditev hitrosti motorja. Energija se izgubi vsakič, ko pride do sekljanja in trenutno proizvajalci menijo, da je to minimalno, zato je njihov naveden 97-odstotni izkoristek. Vendar je ta številka pri polni hitrosti, vendar se v resnici hitrost spreminja in učinkovitost znatno pade, ko hitrost pade, kar se dogaja v resničnem obratovalnem ciklu in ga proizvajalci tiho ignorirajo (podobno kot proizvajalci avtomobilov, ki samo navajajo poraba goriva pri optimalni hitrosti in ne omenjamo dejanskih vrednosti mestnega cikla).
Za zmanjšanje izgubljene energije in s tem večjo učinkovitost, mora biti sekljanje hitro, s čim hitrejšim prehodom iz izklopljenega v vklopljeno ali iz vklopljenega v izklopljeno. To je zato, ker med preklopnim časom, ko tranzistor ni niti vklopljen niti izklopljen, razprši ogromne količine energije, kar predstavlja večino izgub energije.
Slika 4: Referenčna zasnova QPT za VFD z uporabo njegovih modulov z modulom qGaN v ospredju.
Tranzistorji GaN s tehnologijo QPT lahko zdaj delujejo pri frekvencah do 20 MHz, da zagotovijo ultrahitro preklapljanje v 1–2 ns, v nasprotju z 20–50 ns za GaN, ko je omejen na pod 100 kHz, da se izognemo težavam s segrevanjem in elektromagnetno združljivostjo. Tako so v tem območju z velikimi izgubami energije zelo malo časa in posledično porabijo zelo malo energije za sekljanje enosmernega toka v izmenični tok s spremenljivo frekvenco, da poganjajo motor v celotnem razponu različnih hitrosti.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoAiStream. Podatkovna inteligenca Web3. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- Kovanje prihodnosti z Adryenn Ashley. Dostopite tukaj.
- Kupujte in prodajajte delnice podjetij pred IPO s PREIPO®. Dostopite tukaj.
- vir: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2023/may/qpt-240523.shtml
- :ima
- : je
- :ne
- :kje
- $GOR
- 1
- 11
- 2020
- a
- sposobnost
- Sposobna
- AC
- Po
- Račun
- računovodstvo
- računi
- natančna
- čez
- dejansko
- dodano
- Poleg tega
- Naslov
- naslovno
- Dodaja
- zneski
- an
- in
- letno
- kaj
- uporaba
- aplikacije
- pristopi
- SE
- OBMOČJE
- okoli
- AS
- sestavljeni
- At
- izogniti
- nazaj
- BE
- ker
- postanejo
- počutje
- Verjemite
- Prednosti
- Boljše
- Poleg
- Bill
- Billion
- vendar
- by
- Cambridge
- CAN
- lahko
- voziček
- ogljika
- ogljikov dioksid
- ceo
- spremenilo
- Spremembe
- sekanje
- trdil,
- terjatve
- Podnebne
- boj proti
- združuje
- združevanje
- podjetje
- Podjetja
- v primerjavi z letom
- Primerjava
- dokončanje
- Posledično
- Gradbeništvo
- Vsebuje
- naprej
- nadzor
- Nadzor
- bi
- ustvarjajo
- Trenutna
- Trenutno
- Stranke, ki so
- cikel
- dc
- poda
- daje
- razporejeni
- Oblikovanje
- modeli
- razvili
- razvoju
- drugačen
- ne
- dramatično
- pogon
- vozi
- vožnjo
- Kapljice
- med
- enostavno
- učinkovito
- učinkovitosti
- učinkovitosti
- učinkovite
- prizadevanje
- električni
- elektrika
- poraba električne energije
- Elektronika
- ostalo
- Emisije
- omogočajo
- omogoča
- energija
- inženir
- Inženirji
- zlasti
- oceniti
- ocene
- itd
- Eter (ETH)
- Tudi vsak
- obstoječih
- obstoječi sistem
- strokovnjak
- strokovno znanje
- eksponentno
- zunanja
- FAST
- Najhitreje
- Polje
- Slika
- Številke
- Filtri
- Firm
- prva
- prvič
- osredotočena
- za
- Ustanovitelj
- frekvenca
- pogosto
- iz
- gorivo
- polno
- nadalje
- generacija
- pristen
- daje
- Globalno
- veliko
- ročaj
- se zgodi
- Trdi
- Imajo
- he
- Pomaga
- zato
- visoka
- Kako
- Vendar
- http
- HTTPS
- velika
- hvac
- izvajali
- Pomembno
- in
- vključuje
- Dohodni
- Povečajte
- Poveča
- neučinkovit
- integrirana
- v
- izolirani
- Vprašanja
- IT
- Izdelkov
- ITS
- sam
- jpg
- Ključne
- izstrelki
- manj
- Stopnja
- LIMIT
- omejitve
- malo
- obremenitve
- Poglej
- izgube
- izgubil
- nizka
- Znamka
- IZDELA
- Proizvajalci
- Tržna
- Prisotnost
- materiali
- Maj ..
- pomeni
- minimalna
- modul
- Moduli
- več
- učinkovitejše
- Najbolj
- Motor
- Motorji
- veliko
- Nimate
- potrebna
- potrebujejo
- potrebe
- Niti
- Novo
- št
- Opombe
- zdaj
- of
- off
- on
- ONE
- samo
- Odpre
- deluje
- operativno
- nasprotuje
- optimalna
- or
- Ostalo
- naši
- več
- Splošni
- Država
- performance
- faza
- platon
- Platonova podatkovna inteligenca
- PlatoData
- Predvajaj
- mogoče
- potencial
- moč
- Praktično
- Precision
- problem
- obljubil
- zagotavljajo
- zagotavlja
- zagotavljanje
- črpalke
- Kvantna
- hitro
- tiho
- območje
- resnični svet
- Reality
- zmanjša
- Zmanjšanje
- referenčno oblikovanje
- okolica
- povezane
- zamenjava
- zahteva
- Zahteve
- raziskovalci
- REST
- rezultat
- Pravica
- načrt
- Rob
- robotika
- vloga
- Run
- tek
- Enako
- shranjevanje
- Prihranki
- pravi
- drugi
- Oddelek
- Segment
- pomemben
- bistveno
- Silicij
- silicijev karbid
- Podoben
- preprosto
- spretnosti
- So
- Software
- Rešitev
- rešitve
- specialist
- hitrost
- hitrosti
- sveženj
- Stage
- bivanje
- taka
- Suit
- sistem
- sistemi
- TAM
- Tehnologije
- Tehnologija
- kot
- da
- O
- svet
- njihove
- Njih
- Tukaj.
- zato
- toplotna
- jih
- ta
- 3
- čas
- do
- skupaj
- tudi
- Skupaj za plačilo
- Preoblikovanje
- prehod
- Rešitve na ključ
- dva
- tipičen
- Uk
- pod
- za razliko od
- odklene
- nadgradnja
- urbana
- Uporaba
- uporaba
- uporabo
- različnih
- zelo
- želeli
- je
- Odpadki
- Weeks
- Dobro
- Kaj
- kdaj
- ki
- WHO
- bo
- z
- brez
- delo
- svet
- svetu
- zefirnet