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Elektronik Neuer Automotive-GaN-FET verdoppelt Leistungsdichte

Redakteur: Sven Prawitz

Texas Instruments hat einen Automotive-GaN-FET mit integriertem Treiber, Schutzfunktionen und aktivem Power-Management vorgestellt. Damit bietet sich eine Alternative zu SiC für Leistungselektroniken.

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Texas Instruments bringt einen Galliumnitrid-FET für Ladegeräte auf den Markt.
Texas Instruments bringt einen Galliumnitrid-FET für Ladegeräte auf den Markt.
(Bild: Texas Instruments)

Texas Instruments (TI) erweitert sein Hochspannungs-Power-Management-Portfolio um eine neue Generation von Galliumnitrid-Feldeffekttransistoren (GaN-FETs). Angeboten werden FETs mit einer Nennspannungen von 650 V für Automotive- und mit 600 V für Industrieanwendungen.

Mit ihrem integrierten, schnell schaltenden 2,2-MHz-Gatetreiber verdoppelt laut TI diese GaN-FET-Familie die Leistungsdichte. Außerdem betrage der Wirkungsgrad 99 Prozent und der Bauraum reduziere sich gegenüber bestehenden Produkten um 59 Prozent. TI hat die FETs mit seinen proprietären GaN-Werkstoffen und seiner Prozesskompetenz auf einem GaN-on-Silicon-Substrat entwickelt, was kostenmäßige und logistische Vorteile gegenüber vergleichbaren Substratmaterialien wie Siliziumkarbid (SiC) bietet.

Bis zu 50 Prozent geringerer Platzbedarf

Die neuen Automotive-GaN-FETs von TI sollen dazu beitragen, den Platzbedarf von Onboard-Ladegeräten und Gleichspannungswandlern von Elektrofahrzeugen gegenüber der bestehenden Si- oder SiC-Technik um bis zu 50 Prozent zu reduzieren. Dadurch lässt sich mehr Reichweite pro Batterieladung, eine erhöhte Systemzuverlässigkeit und niedrigere Designkosten erzielen.

Die neue Halbleiter-Baureihe von TI enthält diverse interne Schutzfunktionen. Diese Integration im Verbund mit der hohen Leistungsdichte der GaN-Technik gebe Ingenieuren die Möglichkeit, auf mehr als zehn Bauelemente, die in diskreten Schaltungen üblicherweise benötigt werden, zu verzichten.

Thermischer Wirkungsgrad

Die neuen GaN-FETs besitzen einen Ideal-Diode-Modus. Bei der Leistungsfaktor-Korrektur zum Beispiel senkt der Ideal-Diode-Modus die Verluste im dritten Quadranten im Vergleich zu diskreten GaN- und SiC-Mosfets um bis zu 66 Prozent. Außerdem ermöglicht der Ideal-Diode-Modus den Verzicht auf eine adaptive Totzeitregelung.

TI gibt an, den thermischen Wirkungsgrad gegenüber dem nächsten Konkurrenten um 23 Prozent gesenkt zu haben. Die neuen Bauelemente bieten die Möglichkeit, zwischen einem ober- oder unterseitig gekühlten Gehäuse zu wählen. Die integrierte digitale Temperaturmeldung der FETs erlaubt ferner ein aktives Power-Management.

Vorserien-Exemplare der neuen Automotive-GaN-FETs sowie die zugehörigen Evaluierungsmodule sind voraussichtlich im ersten Quartal 2021 verfügbar.

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