Công nghệ IC điều khiển tốc độ cực cao của ROHM tối đa hóa hiệu suất của các thiết bị chuyển mạch GaN

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

23 Tháng ba, 2023

Do các đặc tính chuyển mạch tốc độ cao vượt trội của chúng, việc áp dụng các thiết bị GaN đã được mở rộng trong những năm gần đây. Tuy nhiên, tốc độ của IC điều khiển (để điều khiển hoạt động của các thiết bị này) đã trở thành một thách thức.

Đáp lại, nhà sản xuất chất bán dẫn điện có trụ sở tại Nhật Bản ROHM Co Ltd đã phát triển hơn nữa công nghệ Điều khiển xung Nano tốc độ cực cao (được thiết kế cho các IC cấp nguồn), cải thiện độ rộng xung điều khiển từ 9ns thông thường lên mức được tuyên bố là một ngành công nghiệp tốt nhất của 2ns. Tận dụng công nghệ này cho phép ROHM thiết lập công nghệ IC điều khiển tốc độ cực cao, có thể tối đa hóa hiệu suất của các thiết bị GaN.

ROHM cho biết việc thu nhỏ mạch cung cấp điện yêu cầu giảm kích thước của các thành phần ngoại vi thông qua chuyển đổi tốc độ cao. Để đạt được điều này cần có một IC điều khiển có thể tận dụng hiệu suất truyền động của các thiết bị chuyển mạch tốc độ cao như GaN.

Để đề xuất các giải pháp bao gồm các thành phần ngoại vi, ROHM đã thiết lập công nghệ IC điều khiển tốc độ cực cao được tối ưu hóa cho các thiết bị GaN sử dụng công nghệ cấp nguồn tương tự Nano Pulse Control độc quyền. Công nghệ điều khiển xung tốc độ cực cao của ROHM đạt được thời gian BẬT công tắc (độ rộng điều khiển của IC cấp nguồn) theo thứ tự nano giây, cho phép chuyển đổi từ điện áp cao sang điện áp thấp bằng một IC duy nhất — không giống như các giải pháp thông thường yêu cầu hai IC cấp nguồn.

ROHM đang làm việc để thương mại hóa IC điều khiển sử dụng công nghệ này, với kế hoạch bắt đầu vận chuyển mẫu IC điều khiển DC-DC một kênh 100V vào nửa cuối năm 2023. Việc sử dụng nó cùng với loạt thiết bị GaN EcoGaN của ROHM dự kiến sẽ mang lại kết quả tiết kiệm năng lượng đáng kể và thu nhỏ trong nhiều ứng dụng, bao gồm trạm cơ sở, trung tâm dữ liệu, thiết bị FA (tự động hóa nhà máy) và máy bay không người lái (Hình 1).

Giáo sư Yusuke Mori, Trường Cao học Kỹ thuật, Đại học Osaka, lưu ý: “GaN đã được đánh giá cao trong nhiều năm như một vật liệu bán dẫn năng lượng có thể tiết kiệm năng lượng, nhưng vẫn có những trở ngại như chất lượng và chi phí. “Trong những trường hợp này, ROHM đã thiết lập một hệ thống sản xuất hàng loạt cho các thiết bị GaN mang lại độ tin cậy được cải thiện đồng thời phát triển các IC điều khiển có thể tối đa hóa hiệu suất của chúng. Điều này thể hiện một bước tiến lớn đối với việc áp dụng rộng rãi các thiết bị GaN,” ông nói thêm. “Tôi hy vọng sẽ góp phần đạt được một xã hội khử cacbon bằng cách hợp tác với công nghệ tấm wafer GaN-on-GaN của chúng tôi.”

Công nghệ vi mạch điều khiển

ROHM cho biết công nghệ Điều khiển xung Nano trong IC điều khiển mới của họ đã được phát triển bằng cách sử dụng hệ thống sản xuất tích hợp theo chiều dọc của mình để kết hợp thiết kế, quy trình và bố cục mạch chuyên môn tương tự tiên tiến. Sử dụng cấu hình mạch độc đáo để giảm đáng kể độ rộng xung điều khiển tối thiểu của IC điều khiển từ 9ns thông thường xuống còn 2ns giúp giảm từ điện áp cao (lên đến 60V) xuống điện áp thấp (xuống còn 0.6V) với một nguồn duy nhất cung cấp IC trong các ứng dụng 24V và 48V. Ngoài ra, hỗ trợ cho các thành phần ngoại vi ổ đĩa nhỏ hơn để chuyển đổi tần số cao của thiết bị GaN thu hẹp diện tích lắp đặt khoảng 86% so với các giải pháp thông thường khi được ghép nối với mạch cấp nguồn EcoGaN (xem Hình 2 và 3).