Zastosowanie tranzystorów GaN w przekształtnikach DC/DC

• Autorzy: Paziewski Piotr , Suproniuk Marek , Perka Bogdan , Piwowarski Karol , Kaczmarek Witold

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2023.1.3

Warianty tytułu

EN

Application of GaN transistors in DC/DC converters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano możliwości zastosowania tranzystorów wykonanych z azotku galu GaN do układów energoelektronicznych przekształtników energii elektrycznej DC/DC. Użycie tranzystorów w technologii GaN pozwala na uzyskanie wyższych częstotliwości łączeń i sprawności w porównaniu z układami opartymi na tranzystorach SiC. Zaprezentowany został układ przekształtnika DC/DC podwyższającego napięcie. Przedstawiono tematykę doboru dławika oraz materiały wykorzystywane na rdzenie dławików w przekształtnikach mocy. Zaprezentowane zostały przykładowe obecnie dostępne tranzystory w technologii GaN do zastosowań w energoelektronice. Autorzy przedstawili wyniki badań symulacyjnych zaprojektowanego układu przekształtnika DC/DC podwyższającego napięcie w technologii GaN.

EN

The article describes the possibilities of using gallium nitride GaN transistors in power electronic DC/DC converters. The use of GaN transistors allows higher switching frequencies and efficiency compared to systems based on SiC transistors. The DC/DC boost converter was presented. The topic of choke selection and materials used for choke cores in power converters are presented. Examples of currently available GaN transistors for power electronics applications have been presented. The authors presented the results of simulation tests of the designed DC/DC boost converter in GaN technology.

Słowa kluczowe

PL

energoelektronika; przekształtnik DC/DC; przekształtnik DC/DC podwyższający napięcie; tranzystory GaN

EN

power electronics; DC/DC converter; boost converter; GaN transistors

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 64, Nr 1
• Strony: 29--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Paziewski Piotr

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Systemów Elektronicznych

• https://orcid.org/0000-0002-6566-4620

autor

Suproniuk Marek

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Systemów Elektronicznych

• https://orcid.org/0000-0003-3723-6116

autor

Perka Bogdan

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Systemów Elektronicznych

• https://orcid.org/0000-0003-4762-4833

autor

Piwowarski Karol

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Systemów Elektronicznych

• https://orcid.org/0000-0001-5922-2706

autor

Kaczmarek Witold

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Systemów Elektronicznych

• https://orcid.org/0000-0003-2381-4528

Bibliografia

• [1] Janke, W.; Bączek, M.; Kraśniewski, J. Współczesne tranzystory mocy w impulsowych przekształtnikach napięcia Flyback, Przeglad Elektrotechniczny, 2018, 94, pp. 10–13. DOI:10.15199/48.2016.01.
• [2] Moradpour, M.; Gatto, G. A new SiC-GaN-based two-phase interleaved bidirectional DC-DC converter for plug-In electric vehicles, 2018 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM), 20-22 June 2018, Amalfi, Italy. DOI: 10.1109/SPEEDAM.2018.8445373.
• [3] Moradpour, M.; Gatto, G. Efficiency Analysis of Two DC-DC Universal Converters for Electric Vehicles: Single-Phase Paralleled GaN and Two-Phase SiC-GaN-Based, 2019 21st European Conference on Power Electronics and Applications (EPE ‘19 ECCE Europe), 3-5 September 2019, Genova, Italy. DOI: 10.23919/EPE.2019.8915117.
• [4] Matsumori, H.; Kosaka, T.; Sekido, K.; Kim, K.; Egawa, T.; Matsui, N. Isolated DC-DC converter utilizing GaN power device for automotive application, 2019 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 17-21 March 2019, Anaheim, CA, USA. DOI: 10.1109/APEC.2019.8722097.
• [5] Biswas, S.; Reusch, D. GaN Based Switched Capacitor Three-Level Buck Converter with Cascaded Synchronous Bootstrap Gate Drive Scheme, 2018 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 23-27 September 2018, Portland, OR, USA. DOI: 10.1109/ECCE.2018.8557595.
• [6] Kou, L.; Lu, J. A GaN and Si hybrid solution for 48V-12V automotive DC-DC application, 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 11-15 October 2020, Detroit, MI, USA. DOI:10.1109/ECCE44975.2020.9236097.
• [7] Rąbkowski J., Tranzystory GaN w falowniku mostkowym o wysokiej częstotliwości przełączeń (250kHz), Przegląd Elektrotechniczny, 2016, 92, pp.45-48. DOI:10.15199/48.2016.05.09.
• [8] Liu, Y.; Li, K.; Zhang, W.; Zhang, X. GaN-based high efficiency and high power density DC/DC power supply, 2018 1st Workshop on Wide Bandgap Power Devices and Applications in Asia (WiPDA Asia), 16-18 May 2018, Xi’an, China. DOI: 10.1109/ WiPDAAsia.2018.8734658.
• [9] Si-Yuan, C.; Jun-Ping, H.; Zi-Fan, L. Resonant DC/DC converter with class Φ2 inverter and class DE rectifier based on GaN HEMT, 2020 22nd European Conference on Power Electronics and Applications (EPE’20 ECCE Europe), 7-11 September 2020, Lyon, France. DOI: 10.23919/EPE20EC-CEEurope43536.2020.9215935
• [10] GaN Systems, GaN Transistor catalog, https://gansystems.com/wp-content/uploads/2020/04/GS61008T-DS-Rev-200402.pdf
• [11] Transphorm, GaN Transistor catalog, https://www.transphormusa.com/en/document/datasheet-tp90h050ws/
• [12] Micrometals Alloy Powder Cores, choke catalog, https://feryster.pl/assets/nowa/pdf/mm_2017cat_web.pdf

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).