Carte de référence à composants GaN pour la correction de facteur de puissance
La carte de référence GaNdalf tire avantage de la faible capacitance de sortie et du délai de récupération inverse nul des derniers switchs de puissance X-Gan HEMT de Panasonic, fabriqués à partir d’un matériau semiconducteur GaN à large structure de bande. Fonctionnant à partir d’une source primaire de 85-265VAC, la carte GaNdalf atteint un facteur de puissance supérieur à 0,98 et une efficacité de l’étage PFC supérieure à 99%.
La correction de facteur de puissance (CFP) est couramment utilisée dans des alimentations AC-DC avec une puissance d’entrée supérieure à 75W. Le circuit CFP contrôle le courant d’entrée pour le synchroniser à la tension d’entrée et pour minimiser les pertes de puissance réactive. Les concepteurs de systèmes de puissance sont soumis à une pression plus forte que jamais pour atteindre une haute efficacité d’un bout à l’autre du circuit de conversion AC-DC. Dans l’étage CFP la chasse à l’efficacité les a conduits à évaluer différentes topologies qui suppriment le pont de diodes rectificateur et les pertes de puissance associées.
Dans le design de la carte GaNdalf Future Electronics a mis en oeuvre pour la CFP une topologie totem pole sans pont qui présente une très haute efficacité et un faible nombre de composants. Les MOSFETs à superjonction silicium traditionnels se comportent de façon médiocre dans cette topologie à commutation brutale (hard switching), c’est pourquoi Future Electronics a utilisé pour son circuit CFP deux switchs X-Gan PGA2E07BA de Panasonic.
Pour effectuer le contrôle numérique, la méthode de contrôle préférée pour la topologie totem pole sans pont, la carte GaNdalf utilise le contrôleur de traitement numérique de signal à double coeur dsPIC33H de Microchip. C’est une excellente plateforme pour le contrôle numérique, qui procure par ailleurs une capacité de traitement gratuite pour des fonctions additionnelles comme la gestion système et la communication.
Avec une tension de sortie pouvant atteindre 400V DC la carte GaNdalf peut être utilisée pour alimenter des charges jusqu’à 1KW. La distorsion harmonique totale est inférieure à 10%.
Etienne Lanoy, Directeur des Centres d’Excellence de Future Electronics, a déclaré : « Les avantages de performance relative des FETs GaN sur les MOSFET silicium ouvrent aux clients une nouvelle perspective pour ajouter de la valeur aux nouveaux designs de systèmes de puissance, en cumulant une plus grande efficacité, une commutation plus rapide et une plus petite taille. Avec GaNdalf l’équipe d’ingénierie du Centre d’Excellence démontre la valeur que la technologie GaN peut apporter à l’étage CFP des systèmes de puissance. L’excellente performance de la technologie GaN sous des conditions haute tension/commutation brutale permet d’atteindre la plus grande efficacité, pour un nombre de composants relativement faible. Mais ce n’est pas facile à réaliser et il faut un long apprentissage pour tirer tous les bénéfices du GaN. L’expertise acquise par Future Electronics au travers de ce projet devrait être intéressante pour les clients et nous sommes disponibles pour un partenariat et les aider à prendre avantage de cette nouvelle technologie. »
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