Бельгийский разработчик прокладывает путь к «однокристальным» блокам питания

Мы не раз отмечали, что блоки питания становятся «нашим всем». Мобильная электроника, электромобили, Интернет вещей, накопление электроэнергии и многое другое выводит процесс питания и преобразования напряжения на первые по значимости позиции в электронике. Значительно увеличить эффективность блоков питания и, в частности, инверторов обещают технологии производства чипов и дискретных элементов с использованием такого материала, как нитрид галлия (GaN). При этом никто не будет оспаривать тот факт, что интегрированные решения лучше дискретных как с точки зрения компактности решений, так и с позиции экономии средств на проектирование и производство. На днях на конференции PCIM 2019 исследователи из бельгийского центра Imec наглядно показали, что однокристальные блоки питания (инверторы) на GaN ― это совсем не фантастика, а дело ближайшего будущего.

Используя технологию нитрид галлия на кремнии на пластинах SOI (кремний на изоляторе) специалисты Imec создали однокристальный преобразователь по схеме полумост. Это один из трёх классических вариантов включения силовых ключей (транзисторов) для создания инверторов напряжения. Обычно для реализации схемы берётся набор из дискретных элементов. Набор элементов для достижения определённой компактности также помещают в одну общую упаковку, что не отменяет того факта, что схема собирается из отдельных комплектующих. Бельгийцы сумели воспроизвести почти все элементы полумоста на едином кристалле: транзисторы, конденсаторы и резисторы. Решение позволило увеличить эффективность преобразования напряжения за счёт снижения целого ряда паразитных явлений, которые обычно сопровождают схемы преобразования.

На показанном на конференции макете интегрированный чип GaN-IC преобразовывал входное напряжение 48 вольт в выходное значением 1 вольт с частотой ШИМ 1 МГц. Решение может показаться достаточно дорогим, особенно с учётом использования пластин SOI, но исследователи подчёркивают, что высокая степень интеграции с лихвой компенсирует затраты. Производство инверторов из дискретных компонентов будет дороже по определению.

Источник: 3dnews.ru