Integrierte Leistungsstufe Zur PCIM: GaN-Halbbrücke für Anwendungen bis 500 W

Redakteur: Gerd Kucera

Nachdem Infineon gestern zum Auftakt der PCIM Europe Digital Days 2021 das erste vollständig qualifizierte SiC-Power-Sixpack für Traktionsanwendungen präsentierte, steht heute der CoolGaN-IPS-Halbbrücken-Baustein im Mittelpunkt. Er wird auf der Virtual Power Conference von Infineon gezeigt, die die PCIM Europe begleitet.

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Der GaN-Halbbrückenbaustein IGI60F1414A1L ist im thermisch optimierten 8x8-QFN-28-Gehäuse untergebracht und für viele Anwendungen inklusive Motorsteuerungen einsetzbar.
Der GaN-Halbbrückenbaustein IGI60F1414A1L ist im thermisch optimierten 8x8-QFN-28-Gehäuse untergebracht und für viele Anwendungen inklusive Motorsteuerungen einsetzbar.
(Bild: Infineon)

Leistungsschalter auf Basis des Wide-Bandgap-Halbleiters Galliumnitrid (GaN) ermöglichen neue Systementwicklungen mit hohem Wirkungsgrad und hoher Schaltfrequenz. Damit schafft diese WBG-Technologie zusätzliche Möglichkeiten in der Leistungselektronik, in der auch die SiC-Pendants um die Gunst der Anwendungen kämpft. Um neue Anwendungsfelder zu unterstützen, erweitert Infineon das Portfolio an WBG-Leistungshalbleitern um die neue CoolGaN-IPS-Produktfamilie. IPS steht hier für Integrated Power Stage. Zum Start enthält das IPS-Portfolio sowohl Produkte mit Einzelschaltern als auch solche mit zwei Schaltern in Halbbrückenkonfiguration. Ihre Zielanwendungen sind Ladegeräte und Adapter sowie interne und externe Stromversorgungen.

Das IPS-Halbbrücken-Bauteil IGI60F1414A1L

Das 600-V-CoolGaN-IPS-Halbbrücken-Bauteil IGI60F1414A1L ist laut Infineon für kompakte Lösungen im unteren bis mittleren Leistungsbereich geeignet. Es wird in einem thermisch optimierten 8x8-QFN-28-Gehäuse geliefert, das einen Schaltungsentwurf mit hoher Leistungsdichte ermögliche. Das Produkt kombiniert zwei 140-mΩ-/600-V-CoolGaN- HEMT-Schalter (e-mode) mit einem dedizierten isolierten 2-Kanal-Gate-Treiber aus der EiceDRIVER-Familie von Infineon.

Durch die Verwendung eines isolierten Gate-Treibers mit zwei digitalen PWM-Eingängen lässt sich der Halbbrückenbaustein IGI60F1414A1L unkompliziert ansteuern. Die integrierte Isolationsfunktion, die saubere Trennung von Digital- und Leistungsmasse und das einfache Leiterplatten-Layout tragen entscheidend zu verkürzten Entwicklungszeiten, reduziertem Aufwand und niedrigen Gesamtkosten bei, heißt es. Die Isolation zwischen Gate-Treiber-Ein- und -Ausgang basiert auf der bewährten Coreless-Transformer-Technologie von Infineon, für die der Hersteller eine besondere Robustheit und Zuverlässigkeit auch für extrem schnelle Schaltvorgänge mit Transienten über 150 V/ns garantiert.

Schaltverhalten und Signallaufzeit

Das Schaltverhalten ist mittels weniger externer passiver Bauelemente im Gate-Pfad konfigurierbar und so an verschiedene Anwendungen anpassbar. Das ermöglicht beispielsweise eine Optimierung der Schaltgeschwindigkeit (EMI-Reduktion), die Programmierung des stationären Gate-Stroms oder die Wahl einer negativen Gate-Spannung für hart schaltende Systeme.

Darüber hinaus ermöglicht der CoolGaN-Baustein durch seine System-in-Package-Integration und die hochpräzisen und stabilen Signallaufzeiten im Gate-Treiber die geringst möglichen Totzeiten im Gesamtsystem. Das maximiert die Systemeffizienz und führt in der Folge nach Herstellerangaben zu einer hohen Leistungsdichte von bis zu 35 W/in3 bei Ladegerät- und Adapterlösungen. Flexible, einfache und schnelle Designs seien auch für viele andere Anwendungen inklusive Motorsteuerungen möglich. Der IGI60F1414A1L im thermisch optimierten 8x8 QFN-28-Gehäuse ist lieferbar.

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