Tek Kapı Sürücülü 1200V Seri Bağlı GAN-IGBT Hibrit Anahtar

Abstract

GaN FET'ler, IGBT'lere kıyasla daha yüksek anahtarlama hızı ve düşük kapı sürücü kayıpları sunmaktadır. Düşük parazitik kapasitansları sayesinde daha yüksek anahtarlama frekanslarına ulaşılabilir. GaN FET’lerin Vds gerilimi sınırlı olduğundan yüksek gerilimli güç dönüştürücü uygulamaları için seri olarak kullanılmalı ve gerilimlerinin dengelenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, 800V / 16A hibrit anahtar yapısını tek bir kapı sürücü tümdevresi ile kontrol eden ve seri bağlı GaN FET gerilimlerini dengeleyen bir anahtarlama yapısı önerilmiştir. Hibrit yapı kullanımı sonucunda GaN FET’ler üzerinde oluşan iletim kaybı %70,7 oranında azaltılmış ve yüksek güç yoğunluğuna, düşük anahtarlama kayıplarına ve düşük maliyete sahip alternatif bir anahtarlama birimi elde edilmiştir.

GaN FETs offer higher switching speeds and lower gate drive losses compared to IGBTs. Their low parasitic capacitance allows for achieving higher switching frequencies. Due to the limited Vds voltage of GaN FETs, they must be connected in series for high-voltage power conversion applications, necessitating voltage balancing. This study proposes a gate driving scheme and circuitry to control an 800V / 16A hybrid switch using a single gate driver while balancing voltage across the series-connected GaN FETs. As a result of using the hybrid configuration, conduction loss on GaN FETs has been reduced by 70.7%, and the cost of the switching unit has decreased significantly, making it an alternative low-switching loss and high power switching unit.