3 dôvody, prečo nitrid gallium (GAN) je revolúciou v oblasti riadenia energie

Nitrid gália nahrádza kremík a stále viac sa používa v aplikáciách, ktoré vyžadujú väčšiu hustotu energie a vyššiu energetickú účinnosť. Ako kľúč k zabezpečeniu nepretržitého konektivity sa mnoho dátových centier spolieha na stále populárnejšiu technológiu polovodičov, aby sa zlepšila energetická účinnosť a hustota energie. .

Technológia nitridu gália, bežne známa ako GAN, je stredo-bandgap polovodičový materiál, ktorý sa stále viac používa vo vysokorýchlostných aplikáciách. Tieto aplikácie vyžadujú napájacie zdroje s väčšou hustotou energie, vyššou energetickou účinnosťou, vyššou frekvenciou prepínania, lepším tepelným riadením a menšou veľkosťou. Medzi tieto aplikácie okrem dátových centier patria systémy HVAC, zdrojové zdroje pre komunikačné napájanie, fotovoltaické invertory a dodávky nabíjania notebookov.

Dozviete sa, ako Gan posúva hranice hustoty a efektívnosti energie.

David Snook, vedúci produktovej rady Gan v Texas Instruments, povedal: „Nitrid gallium je kritickým krokom k zvýšeniu hustoty energie a zlepšeniu energie a energetickej účinnosti v rôznych aplikáciách. Počet spoločností používajúcich GAN vo svojich návrhoch rýchlo rastie. Zníženie spotreby energie a zlepšenie účinnosti je rozhodujúce. “

Už viac ako 60 rokov je kremík základom komponentov polovodičového riadenia napájania, ktoré prevádzajú striedavý prúd (AC) na smerový prúd (DC) a potom prevedie vstup DC napätia podľa potrieb rôznych aplikácií, od mobilných telefónov po priemyselné roboty. Jedna vec je dosť. Keďže komponenty boli vylepšené a optimalizované, fyzikálne vlastnosti kremíka boli dobre využité. V súčasnosti nemôže kremík dodávať viac energie pri požadovaných frekvenciách bez zväčšenia veľkosti.

Výsledkom bolo, že za posledné desaťročie sa mnohí návrhári obvodov obrátili na GAN, aby dosiahli vyššiu energiu v menších priestoroch. Mnoho dizajnérov je presvedčených o potenciáli technológie pre budúce inovácie, predovšetkým kvôli trom faktorom:

Dôvod 1: Gan sa vyvinul.

Ako polovodičová aplikácia, hoci Gan je v kremíku relatívne nový, bol vyvinutý už mnoho rokov a má určitú spoľahlivosť. Texas Instruments Gan Chips prešiel viac ako 40 miliónmi hodín testovania spoľahlivosti. Jeho účinnosť je zrejmá aj v náročných aplikáciách, ako sú dátové centrá.

David povedal: „Keďže spotrebitelia a podniky naďalej vyžadujú rastúce množstvo údajov pre aplikácie, ako sú umelá inteligencia, cloud computing a priemyselná automatizácia, stále viac a viac dátových centier je potrebných na celom svete. Aby sa zabezpečilo, že dátové centrá môžu byť pridané bez nadmerného systému, aby sa dosiahli online, aby sa dosiahli tento typ energie.“

Dôvod 2: Dizajn na úrovni systému využívajúce náklady GAN šetrí náklady.

Aj keď je GAN v súčasnosti drahší ako kremík na úrovni čipu, celkové výhody nákladov na systém, efektívnosť a zlepšenie hustoty energie, ktoré GAN prináša viac ako prevažujúcu nad hodnotou počiatočnej investície. Napríklad použitie systému riadenia energie založeného na GAN v dátovom centre 100 megawattov by mohlo ušetriť náklady na energiu 7 miliónov dolárov za 10 rokov, a to aj s prírastkom účinnosti iba 0,8%. Ušetrená energia stačí na to, aby napájala 80 000 domov alebo približne veľkosť malého mesta.

„Technológia GAN môže fungovať pri vyšších frekvenciách, čo umožňuje niektoré topológie a architektúry s nižšími nákladmi na materiál,“ povedal Robert Taylor, generálny riaditeľ skupiny Texas Instruments 'Power Design Services Group. 'Vďaka vyšším prevádzkovým frekvenciám môžu inžinieri zvoliť aj menšie ďalšie komponenty v dizajne topológie, ktoré nie sú podporované kremíkom, čo inžinierov poskytuje flexibilitu pri optimalizácii svojich návrhov energie. '

Dôvod 3: Vylepšený výkon a ľahké použitie prostredníctvom integrácie.

Gan FET vyžadujú vyhradené ovládače brány, čo znamená ďalší čas a úsilie navrhovania. Texas Instruments však zjednodušilo dizajn GAN integráciou ovládačov brán a niektorých ochranných prvkov do čipu.

David povedal: 'Integrované ovládače pomáhajú zlepšovať výkon a poskytujú vyššiu hustotu energie a vyššiu frekvenciu prepínania, čím sa zlepšuje efektívnosť a znižuje celkovú veľkosť systému. Integrácia poskytuje obrovské výhody výkonu a zjednodušuje dizajn pomocou GAN, čo umožňuje návrhárom využívať túto technológiu vo väčšej miere. '