Firma Renesas Electronics przedstawiła pierwszy sterownik FET wykonany z azotku galu (GaN) przeznaczony do pracy po stronie masy (low-side), który jest odporny na promieniowanie i pozwala na realizację zasilaczy DC/DC na potrzeby statków kosmicznych i satelitów. Można go również wykorzystać w innych obszarach przemysłu, na przykład w odwiertach. Nowe układy mogą zasilać sterowniki przełączników ferrytowych, sterowniki silników lub grzałek, wbudowane moduły sterujące, a także układy kondycjonowania zasilania 100 i 28 V oraz przełączniki systemów nadmiarowych.
Nowe modele tranzystorów GaN FET ISL7023EH (parametry znamionowe 100 V, 60 A) oraz ISL70024SEH (200 V, 7,5 A) wykorzystują kości wyprodukowane przez Efficient Power Conversion Corporation (EPC). Tranzystory FET wykonane z arsenku galu w porównaniu do tradycyjnych krzemowych MOSFET zapewniają parametry nawet o 10 rzędów wielkości lepsze, jednocześnie mieszcząc się w obudowie o połowę mniejszej. Pozwalają tym samym zmniejszyć wagę zasilacza i uzyskać wyższą sprawność dzięki mniejszych stratom przełączania. Ich rezystancja włączenia (Rdson) równa 5 mΩ oraz ładunek bramki Qg równy 15 nC pozwala uzyskać najlepszy na rynku iloczyn FOM (figure of merit). Oba tranzystory GaN FET potrzebują mniejszych radiatorów dzięki ograniczonemu wpływowi elementów pasożytniczych, natomiast możliwość pracy z większą częstotliwością pozwala na stosowanie mniejszych filtrów na wyjściu. Te cechy pozwalają uzyskać wysoką sprawność w urządzeniu o małych wymiarach. Układy ISL70023SEH oraz ISL70024SEH są wytwarzane w procesie zgodnym ze standardem MIL-PRF-38535 klasy V, gwarantując zachowanie specyfikacji elektrycznej w militarnym zakresie temperatur oraz wytrzymałość na duże dawki promieniowania 100 krad(Si) i małe dawki 75 krad(Si).
Sterownik bramki po stronie masy ISL70040SEH służy do zasilania tranzystorów GaN FET ISL7002xSEH regulowanym napięciem bramki 4,5 V i oferuje oddzielne wyjścia, pozwalając dostosować pracę do szybkości włączania i wyłączania tranzystorów FET. Sterownik FET pracuje z napięciem zasilania od 4,5 do 13,2 V i jest w stanie dostarczyć lub odebrać duży prąd przy wysokiej częstotliwości pracy. Sterownik oferuje możliwość sterowania bramki zarówno w odwracającej, jak i nieodwracającej konfiguracji, pozwalając tworzyć różne topologie zasilaczy. Ochrona wejść logicznych przed awariami chroni przed niepożądanym przełączaniem, kiedy wejścia te nie są aktywnie sterowane.
Ponadto model ISL70040SEH zapewnia stabilną pracę w przypadku narażenia na oddziaływanie jonów ciężkich lub określone dawki promieniowania jonizującego. Jest również odporny na szkodliwe efekty typu SEE do poziomu 16,5 V dla współczynnika przenoszenia energii (LET) 86 MeV cm²/mg. Tranzystor GaN FET został wykonany w procesie zgodnym ze standardem MIL-PRF-38535 klasy V, a każdy wafel przeszedł testy odporności na promieniowanie.
Najważniejsze cechy tranzystorów FET ISL70023SEH oraz ISL70024SEH wykonanych z azotku galu:
- Bardzo niska rezystancja włączenia (Rdson) typowo równa 5 mΩ w przypadku modelu ISL70023SEH i 45 mΩ dla modelu ISL70024SEH
- Bardzo niski całkowity ładunek bramki – typowo 14 nC dla modelu ISL70023SEH i 2,5 nC dla ISL70024SEH
- Gwarantowana odporność na dawki promieniowania
- Wysoka dawka promieniowania (HDR) 50 – 300 rad(Si)/s: 100 krad(Si)
- Niska dawka promieniowania (LDR) 0,01 rad(Si)/s: 75 krad(Si)
- Odporność na zdarzenia SEE dla liniowego przekazu energii 86 MeV cm²/mg
- ISL70023SEH: Vds = 100 V, Vgs = 0 V
- ISL70024SEH: Vds = 160 V, Vgs = 0 V
- Praca w pełnym militarnym zakresie temperatur
- Ta: od -55°C do +125°C
- Tj: od -55°C do +150°C
Najważniejsze cechy sterownika bramki FET ISL70040SEH wykonanego z azotku galu:
- Szeroki zakres napięć pracy od 4,5 do 13,2 V
- Wejścia logiczne pracujące do poziomu 14,7 V (niezależnie od napięcia Vdd), wejścia odwracające i nieodwracające
- Gwarantowana odporność na dawki promieniowania
- Wysoka dawka promieniowania (HDR) 50 – 300 rad (Si)/s: 100 krad (Si)
- Niska dawka promieniowania (LDR) 0,01 rad (Si)/s: 75 krad(Si)
- Praca w pełnym militarnym zakresie temperatur
- Ta: od -55°C do +125°C
- Tj: od -55°C do +150°C
- Odporność na zdarzenia SEE dla współczynnika LET = 86 MeV cm²/mg
- Brak efektów SEB / SEL: Vdd = 16,5 V
- Brak efektu SET dla statycznego wejścia: Vdd = 4,5 V, Vdd = 13,2 V
- Izolacja elektryczna obudowy typu DLA SMD 5962-17233
Tranzystory GaN FET ISL70023SEH oraz ISL70024SEH można połączyć ze sterownikiem bramki GaN FET i kontrolerem PWM ISL78845ASEH, aby stworzyć zasilacz impulsowy dla satelitów i statków powietrznych.
Tranzystory FET odporne na promieniowanie ISL70023SEH oraz ISL70024SEH wykonane z azotku galu są już dostępne w hermetycznie zamkniętych obudowach SMD o wymiarach 9,0 x 4,7 mm z czterema wyprowadzeniami. Dodatkowe informacje można uzyskać na stronach produktów ISL70023SEH oraz ISL70024SEH.
Odporny na promieniowanie sterownik low-side FET wykonany z azotku galu także jest dostępny w hermetycznej obudowie SMD o wymiarach 6 x 6 mm z ośmioma wyprowadzeniami. Szczegółowe informacje znajdują się na stronie produktu.
