We hebben meer dan eens opgemerkt dat energievoorzieningen ‘ons alles’ worden. Mobiele elektronica, elektrische voertuigen, het internet der dingen, energieopslag en nog veel meer brengen het proces van stroomvoorziening en spanningsomzetting naar de eerste belangrijkste posities in de elektronica. Technologie voor de productie van chips en discrete elementen met behulp van materialen zoals (GaN). Tegelijkertijd zal niemand betwisten dat geïntegreerde oplossingen beter zijn dan discrete oplossingen, zowel in termen van de compactheid van de oplossingen als in termen van geldbesparing op ontwerp en productie. Onlangs, op de PCIM 2019-conferentie, maakten onderzoekers van het Belgische centrum Imec dit duidelijk dat single-chip voedingen (omvormers) op basis van GaN helemaal geen sciencefiction zijn, maar een kwestie van de nabije toekomst.
Met behulp van galliumnitride op siliciumtechnologie op SOI-wafels (silicium op isolator) creëerden imec-specialisten een halfbrugconverter met één chip. Dit is een van de drie klassieke opties voor het aansluiten van stroomschakelaars (transistors) om spanningsomvormers te creëren. Om een circuit te implementeren wordt doorgaans een reeks discrete elementen gebruikt. Om een zekere compactheid te bereiken wordt ook een set elementen in één gemeenschappelijk pakket geplaatst, wat niets verandert aan het feit dat de schakeling uit afzonderlijke componenten is samengesteld. De Belgen slaagden erin om bijna alle elementen van een halve brug op één kristal te reproduceren: transistors, condensatoren en weerstanden. De oplossing maakte het mogelijk om de efficiëntie van de spanningsomzetting te vergroten door een aantal parasitaire verschijnselen te verminderen die gewoonlijk gepaard gaan met conversiecircuits.
In het op de conferentie getoonde prototype zette de geïntegreerde GaN-IC-chip een ingangsspanning van 48 volt om naar een uitgangsspanning van 1 volt met een schakelfrequentie van 1 MHz. De oplossing lijkt misschien vrij duur, zeker gezien het gebruik van SOI-wafers, maar de onderzoekers benadrukken dat de hoge mate van integratie de kosten ruimschoots compenseert. Het produceren van omvormers uit discrete componenten zal per definitie duurder zijn.
Bron: 3dnews.ru