Transphorm ARPA-E GaN FQS 電源轉換

Transphorm GaN開關管提供雙向電流/電壓控制

2022-09-13
Transphorm宣布獲得美國能源部先進能源研究計畫署(ARPA-E)的合約。該專案是ARPA-E CIRCUITS計畫的一部分,透過與伊利諾理工學院的轉包合約展開,包括提供採用氮化鎵(GaN)的四象限雙向開關管(FQS)。這些開關可用於多種電源轉換應用,如電流源型逆變器、變頻器用於驅動器和微型逆變器、矩陣式開關和固態斷路器等新型應用。

Transphorm將對採用其650V氮化鎵技術的FQS平台進行原型設計,在4引腳TO-247封裝中繼續提供4V臨界值電壓。此專案預計將在一年內完成。

Transphorm的標準橫向氮化鎵場效電晶體(FET)元件本身即可提供雙向電流。然而,某些應用還需要雙向電壓控制,以有效管理電力系統的功率流,如馬達驅動的電流源逆變器、變頻器和矩陣轉換器。這種功能的傳統實現方法是放置兩個串聯的FET,使用元件的主體二極體來引導和控制電流流動,或需要兩個絕緣閘雙極電晶體(IGBT)和兩個二極體,因此需要四個元件。

FQS也稱為真正的雙向開關,採用一個能夠實現雙向電壓控制和雙向電流流動的單一元件來取代兩個FET或兩個IGBT+兩個二極體的方法。FQS使用兩個閘極來阻斷任何極性的電壓或通過任何方向的電流。作為單一元件,FQS能減少實現預期效果所需的組件數量,實現更高的功率密度,提高可靠性,並降低整體系統成本。

Transphorm技術研究員Rakesh Lal博士表示,根據如今氮化鎵元件的採用情況,FQS雙向元件上市的時機已經成熟。因為電壓阻斷區可以共用,橫向氮化鎵技術能夠製造出緊湊的FQS晶片,這是使用矽或碳化矽的垂直功率元件技術無法實現的,可讓氮化鎵FQS在性能和成本方面都具有明顯優勢。

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