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12 Elektronik 0 8 2025 PCIM LeIstungseLektronIk GaN-FETs mit DC DC-Con troller für Si-MOSFETs ansteuern Alternativen zu GaN-Controllern GaN-FETs ermöglichen in DC DC-Wandlern einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere Leistungsdichte Nachdem spezielle GaN-Controller noch selten sind stellt sich die Frage welche Alternativen genutzt werden können? Von Kevin Thai Wie kann man einen DC DC-Abwärts-Aufwärtswandler Buck Boost mit vier GaN-FET-Leistungsschaltern entwickeln wenn kein Controller speziell für die Ansteuerung von GaN-FETs verfügbar ist? Die Antwort lautet GaN-FETs sind in der Ansteuerung anspruchsvoller und benötigen oft zusätzliche Schutzschaltungen wenn ein Treiber für Si-MOS-FETs verwendet wird Mit der richtigen Treiberspannung und einer kompakten Schutzschaltung lässt sich ein sicherer und voll funktionsfähiger Hochfrequenz-GaN-Spannungswandler für einen Vier-Schalter-Buck-Boost-Controller realisieren Im ständigen Bestreben die Leiterplattengröße zu minimieren und die Effizienz zu erhöhen haben sich GaN-FETs als optimale Lösung erwiesen um bisherige Einschränkungen zu überwinden Die Galliumnitrid-Technologie gewinnt zunehmend an Bedeutung da sie höhere Leistungen bei ultraschnellen Schaltvorgängen und niedrigeren Schaltverlusten ermöglicht Aufgrund dieser Vorteile sind Systeme mit einer höheren Leistungsdichte möglich Der aktuelle Markt ist mit einer großen Auswahl an Si-MOSFET-Treibern überschwemmt Und obwohl Controller mit integrierten GaN-Treibern erst in ein paar Jahren allgemein verfügbar sein werden gibt es bereits einfache dedizierte GaN-Treiber wie den LT8418 Zudem sind komplexe Buckund Boost-Controller verfügbar die sich für die GaN-Technologie eignen LTC7890 LTC7891 Eine einfache Vier-Schalter-Buck-Boost-Lösung ist jedoch noch nicht verfügbar Die Ansteuerung von GaN-FETs ist weniger kompliziert als man vermuten könnte Mit etwas Hintergrundwissen lassen sich Si-MOSFET-Controller so anpassen dass sie GaN-FETs ansteuern können Optimal geeignet ist der synchrone 2-MHz-Buck-Boost-Controller LT8390A mit einer sehr kurzen Totzeit von 25 ns Bild 1 Beim Buck-Boost-Konzept wird der Shunt-Widerstand in Reihe mit der Induktivität geschaltet und befindet sich außerhalb beider Hot-Loops – eine innovative Eigenschaft für Buck-Boost-Wandler Dies ermöglicht es dem Controller sowohl im Aufwärtsals auch im Abwärtsbetrieb mit Spitzenstromregelung sowie im Vier-Schalter-Buck-Boost-Modus zu arbeiten aber auch im Vier-Schalter-Buck-Boost-Betrieb Obwohl sich der Artikel auf die Ansteuerung von Vier-Schalter-Buck-Boost-GaN-FETs konzentriert lassen sich die enthaltenen Informationen auch auf einfache Buckoder Boost-Controller übertragen 5-V-Gate-Treiber ist ein Muss Bei der Hochleistungswandlung arbeiten Silizium-Treiber meist mit einer Gate-Spannung von über 5 Vdie Gate-Treiber für Silizium-MOSFETs liegen Bild 1 Schaltung des Vier-Schalter-Buck Boost-GaN-Controllers mit 24 V OUT und 5 A EVAL-LT8390A-AZ Bild Analog Devices