垂直氮化鎵設(shè)備能夠達到更高的頻率和操作在更高的電壓,這應(yīng)該導致新一代更有效的電力設(shè)備,現(xiàn)在的一些挑戰(zhàn),具體來說,你正在工作與橫向氮化鎵相比,有什么制造問題,問題降低成本?我想這很重要。所以,我們談?wù)摰氖菍W術(shù)上的垂直氮化鎵,還是我們可以在市場上找到解決方案?
為什么我們需要垂直的氮化鎵?因此,由于輸出電容較小,應(yīng)用中的開關(guān)損耗非常小,與橫向氮化鎵設(shè)備相比,保持這些通過均勻材料的最佳傳輸,而沒有額外的層定向到封裝,并將框架從設(shè)備的頂部和底部離開。
為可再生能源提供動力以創(chuàng)造更美好的明天,因此,不僅是 GaN 和 SiC 等寬帶隙半導體,還有圍繞電力電子、智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)、宏觀電網(wǎng)、人工智能的多種技術(shù),都將支持這種擴展。我們作為技術(shù)社區(qū)和工程師的責任是采取行動做某事,所以我們每個人都應(yīng)該邁出第一步。因此,我們不僅對個人負責,而且對組織負責。那么阻礙零碳和低碳能源更廣泛部署的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸是什么?你認為生產(chǎn)太陽能電池板等的所謂稀有材料的競爭?
道路運輸?shù)碾姎饣瘜τ趯崿F(xiàn)歐盟的脫碳和氣候變化目標至關(guān)重要。對碳化硅襯底的需求經(jīng)歷了巨大的增長,法國絕緣體上硅 (SOI) 晶圓供應(yīng)商 Soitec 開發(fā)了 SmartSiC 技術(shù),以加速 SiC 在電動汽車中的采用。
固態(tài)開關(guān)和機電繼電器有助于通過電流管理所有設(shè)備的電源。盡管無處不在,但傳統(tǒng)的開關(guān)和繼電器仍存在主要缺點,包括能量損失、成本、重量、尺寸、性能和可靠性。這些固有限制影響了設(shè)計和部署下一代 5G 網(wǎng)絡(luò)以及一切電氣化的能力——快速過渡到電動汽車、可持續(xù)能源和更智能的電網(wǎng)。
到目前為止,我們已經(jīng)涉足能源和電力市場數(shù)十年,我們的目標確實是為專注于電力轉(zhuǎn)換和儲能應(yīng)用的客戶提供支持,例如交通運輸、可再生能源、重型工業(yè)機械。我們一直在全球范圍內(nèi)這樣做。所以我想說大約十年前,我們看到對更高效的電源解決方案和高功率密度以及小尺寸的需求在增加。所以這就是為什么我們一直專注于寬帶半導體的早期階段。我指的是氮化鎵或 GaN 和碳化硅。這幫助我們走在了今天采用這些技術(shù)的前沿。
SiC 和 GaN 都可以為創(chuàng)建下一代智能電網(wǎng)做出貢獻,以解決能源問題,尤其是在電動汽車方面。那么等待我們的未來是什么?但特別是,從長遠來看,您認為基于 SiC 的功率器件應(yīng)該如何發(fā)展才能滿足下一個更嚴格的行業(yè)要求?
今天,我們就來聊一聊碳化硅,下一波SiC制造,供應(yīng)鏈和成本。SiC 行業(yè)在許多市場都在增長。電動汽車市場正準備轉(zhuǎn)向 SiC 逆變器,正如特斯拉已經(jīng)做的那樣。作為戰(zhàn)略合作的一部分,梅賽德斯-奔馳已將 onsemi SiC 技術(shù)用于牽引逆變器。因此,SiC 器件的范圍得到了廣泛認可,并提供了傳統(tǒng) IGBT 的寬帶隙替代品。
我們一直在跟蹤 POE 世界中的一個有趣趨勢,對于任何支付電費的人……或認識支付電費的人來說,這應(yīng)該不足為奇:人們越來越關(guān)注產(chǎn)品生命周期內(nèi)的總功耗。 總擁有成本通常被認為是 CAPEX(資本支出......或購買價格)和 OPEX(運營支出......或運行成本)的總和。設(shè)計師和硬件開發(fā)經(jīng)理歷來更關(guān)注 CAPEX 而不是 OPEX,但現(xiàn)在開始將轉(zhuǎn)向總擁有成本視為判斷解決方案的正確指標。這是來自實際需要付費購買和運行此類設(shè)備的最終用戶。
許多照明應(yīng)用需要提供直流控制、高效率、脈寬調(diào)制 (PWM) 調(diào)光、電壓保護和設(shè)計簡單性的 LED 背光驅(qū)動器解決方案。驅(qū)動器拓撲主要分為三大類:線性穩(wěn)壓器、電荷泵和開關(guān)。DC/DC 轉(zhuǎn)換器基于一系列保證高效率的拓撲結(jié)構(gòu),由于其靈活性,已在各種 LED 應(yīng)用中找到了設(shè)計空間。它們接受寬范圍的輸入電壓,從而可以達到高功率密度。
系統(tǒng)電源設(shè)計正變得越來越復雜,趨勢仍然是成本、可靠性、效率、易用性和功率密度(每單位體積的輸出功率)。 通常情況下,系統(tǒng)設(shè)計人員將電源設(shè)計作為其設(shè)計的最后階段只是為了意識到在 CPU/DSP、內(nèi)存、芯片組、主機處理器/FPGA 和其他系統(tǒng)組件區(qū)域被修復后沒有太多空間。
讓我們仔細看看電源管理在系統(tǒng)設(shè)計中扮演的角色。電源管理是“始終開啟”超低功耗系統(tǒng)控制器(如 MSP430 器件)最好執(zhí)行的另一項功能。這樣做的原因有兩個。首先,電池充電和監(jiān)控需要每隔幾分鐘甚至幾秒持續(xù)進行一次。與超低功耗 MSP430 微控制器相比,應(yīng)用處理器需要更長的時間才能喚醒并且消耗更多的功率來完成同樣的功能。其次,從系統(tǒng)架構(gòu)的角度來看,使用應(yīng)用處理器輪詢電池充電器、電量計和溫度傳感器會“分散”運行操作系統(tǒng) (OS) 和關(guān)注用戶體驗的注意力。此外,電源設(shè)計團隊通常不同于應(yīng)用處理器團隊。分離電源管理控制器允許在架構(gòu)解決方案時有更多的自主權(quán)。
我們需要了解數(shù)字控制的另一個非常重要的方面;這就是 PWM 過程。正如 ADC 是模擬世界和數(shù)字世界之間的紐帶一樣,PWM 模塊將同樣的功能帶回模擬世界。考慮到它對您的控制回路性能的戰(zhàn)略貢獻,我們花一些時間討論它是很合適的。
當我在 70 年代后期學習控制理論時,我們從未學習過前饋系統(tǒng)。一切都基于反饋和“G/(1+GH)”。如果我想從我的控制回路中得到一個僵硬的響應(yīng),我唯一知道要做的就是提高我的增益,直到我的系統(tǒng)剛好避免振蕩!但后來我在 90 年代中期閱讀了 Curtis Wilson(無關(guān))的一篇關(guān)于前饋控制的文章,它改變了我對控制系統(tǒng)的看法。
上一篇文章我們討論了模數(shù)轉(zhuǎn)換器,更具體地說,是與獲取輸入樣本相關(guān)的時序。但是,如果你不小心的話,雜草中還有一個更大的問題正在逼近,它可能會咬你。ADC 轉(zhuǎn)換完成后,結(jié)果意味著什么?基于查看這些位,您對輸入信號的真正了解程度如何?您真正需要多少位,您真正可以信任多少位?