Ο Βέλγος προγραμματιστής ανοίγει το δρόμο για τροφοδοτικά «ενός τσιπ».

Έχουμε σημειώσει πολλές φορές ότι τα τροφοδοτικά γίνονται «τα πάντα μας». Τα κινητά ηλεκτρονικά, τα ηλεκτρικά οχήματα, το Διαδίκτυο των πραγμάτων, η αποθήκευση ενέργειας και πολλά άλλα φέρνουν τη διαδικασία τροφοδοσίας και μετατροπής τάσης στις πρώτες πιο σημαντικές θέσεις στα ηλεκτρονικά. Τεχνολογία για την παραγωγή τσιπ και διακριτών στοιχείων με χρήση υλικών όπως π.χ νιτρίδιο του γαλλίου (GaN). Ταυτόχρονα, κανείς δεν θα αμφισβητήσει το γεγονός ότι οι ολοκληρωμένες λύσεις είναι καλύτερες από τις διακριτές τόσο ως προς τη συμπαγή λύση όσο και ως προς την εξοικονόμηση χρημάτων για το σχεδιασμό και την παραγωγή. Πρόσφατα, στο συνέδριο PCIM 2019, ερευνητές από το βελγικό κέντρο Imec ξεκάθαρα έδειξεότι τα τροφοδοτικά ενός chip (inverter) που βασίζονται στο GaN δεν είναι καθόλου επιστημονική φαντασία, αλλά θέμα του εγγύς μέλλοντος.

Χρησιμοποιώντας τεχνολογία νιτριδίου γαλλίου σε πυρίτιο σε γκοφρέτες SOI (πυρίτιο σε μονωτικό), οι ειδικοί της Imec δημιούργησαν έναν μετατροπέα μισής γέφυρας ενός τσιπ. Αυτή είναι μια από τις τρεις κλασικές επιλογές για τη σύνδεση διακοπτών ισχύος (τρανζίστορ) για τη δημιουργία μετατροπέων τάσης. Συνήθως, για την υλοποίηση ενός κυκλώματος, λαμβάνεται ένα σύνολο διακριτών στοιχείων. Για να επιτευχθεί μια συγκεκριμένη συμπαγή, ένα σύνολο στοιχείων τοποθετείται επίσης σε ένα κοινό πακέτο, το οποίο δεν αλλάζει το γεγονός ότι το κύκλωμα συναρμολογείται από μεμονωμένα εξαρτήματα. Οι Βέλγοι κατάφεραν να αναπαράγουν σχεδόν όλα τα στοιχεία μιας μισής γέφυρας σε έναν μόνο κρύσταλλο: τρανζίστορ, πυκνωτές και αντιστάσεις. Η λύση κατέστησε δυνατή την αύξηση της απόδοσης της μετατροπής τάσης μειώνοντας έναν αριθμό παρασιτικών φαινομένων που συνήθως συνοδεύουν τα κυκλώματα μετατροπής.

Στο πρωτότυπο που παρουσιάστηκε στη διάσκεψη, το ενσωματωμένο τσιπ GaN-IC μετέτρεψε μια τάση εισόδου 48 βολτ σε τάση εξόδου 1 βολτ με συχνότητα μεταγωγής 1 MHz. Η λύση μπορεί να φαίνεται αρκετά δαπανηρή, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη τη χρήση γκοφρετών SOI, αλλά οι ερευνητές τονίζουν ότι ο υψηλός βαθμός ολοκλήρωσης αντισταθμίζει περισσότερο από το κόστος. Η παραγωγή μετατροπέων από διακριτά εξαρτήματα θα είναι εξ ορισμού πιο ακριβή.

Πηγή: 3dnews.ru