Wir haben mehr als einmal festgestellt, dass Netzteile „unser Alles“ werden. Mobile Elektronik, Elektrofahrzeuge, das Internet der Dinge, Energiespeicherung und vieles mehr bringen den Prozess der Stromversorgung und Spannungsumwandlung an die ersten und wichtigsten Stellen der Elektronik. Technologie zur Herstellung von Chips und diskreten Elementen unter Verwendung von Materialien wie (GaN). Gleichzeitig wird niemand die Tatsache bestreiten, dass integrierte Lösungen sowohl hinsichtlich der Kompaktheit der Lösungen als auch hinsichtlich der Kosteneinsparungen bei Design und Produktion besser sind als diskrete. Kürzlich haben Forscher des belgischen Zentrums Imec auf der PCIM-Konferenz 2019 deutlich gemacht dass Single-Chip-Stromversorgungen (Wechselrichter) auf GaN-Basis keine Science-Fiction, sondern eine Frage der nahen Zukunft sind.
Mithilfe der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie auf SOI-Wafern (Silizium auf Isolator) haben die Imec-Spezialisten einen Einzelchip-Halbbrückenkonverter entwickelt. Dies ist eine der drei klassischen Möglichkeiten, Leistungsschalter (Transistoren) zu Spannungswechselrichtern zu verbinden. Normalerweise wird zur Implementierung einer Schaltung eine Reihe diskreter Elemente verwendet. Um eine gewisse Kompaktheit zu erreichen, wird ein Satz von Elementen auch in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, was nichts an der Tatsache ändert, dass die Schaltung aus einzelnen Komponenten zusammengesetzt ist. Den Belgiern gelang es, fast alle Elemente einer Halbbrücke auf einem Einkristall zu reproduzieren: Transistoren, Kondensatoren und Widerstände. Die Lösung ermöglichte es, die Effizienz der Spannungsumwandlung zu steigern, indem eine Reihe parasitärer Phänomene reduziert wurden, die normalerweise mit Umwandlungsschaltungen einhergehen.
In dem auf der Konferenz gezeigten Prototyp wandelte der integrierte GaN-IC-Chip eine 48-Volt-Eingangsspannung in eine 1-Volt-Ausgangsspannung mit einer Schaltfrequenz von 1 MHz um. Die Lösung mag zwar recht teuer erscheinen, insbesondere angesichts der Verwendung von SOI-Wafern, doch die Forscher betonen, dass der hohe Integrationsgrad die Kosten mehr als ausgleicht. Die Herstellung von Wechselrichtern aus diskreten Komponenten wird per Definition teurer sein.
Source: 3dnews.ru