EPCs Wechselrichter-Referenzdesign basiert auf einem GaN-Chip zur Reduzierung der Antriebsstranggröße
Efficient Power Conversion (EPC) hat ein Referenzdesign für einen Wechselrichter entwickelt, das auf einem integrierten Galliumnitrid-Chip (GaN) basiert und die Größe des Antriebsstrangs von Elektrofahrrädern reduziert.
Der Entwurf für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einer Leistung von 1,5 kW verwendet den eGaN-Chip EPC23101. Dieser verfügt über eine eingebettete Gate-Treiberfunktion und einen leistungslosen GaN-FET mit einem Durchlaßwiderstand von 3,3 mΩ RDS(on).
Das EPC9173KIT genannte Design arbeitet mit einer Eingangsspannung von 20-85 V und kann einen Spitzenstrom von bis zu 50 A liefern. Mit diesem Spannungsbereich und Leistungsniveau eignet es sich für Motorantriebe in E-Bikes, Rollern und Stadtautos.
Er enthält alle notwendigen Schaltungen zur Unterstützung eines kompletten Motorantriebsumrichters, einschließlich Gate-Treibern, geregelten Hilfsspannungsschienen für Housekeeping-Versorgungen, Spannungs-, Temperatur- und Stromsensorik sowie Schutzfunktionen.
Die Platine des EPC9173KIT mißt 130 x 100 mm und verfügt über einen 40-poligen Steckverbinder zur Bereitstellung von Strom, PWM-Signalen und analogen Rückkopplungssignalen zwischen der Schnittstellensteuerplatine und dem EPC9173KIT. Es gibt Versionen für mehrphasige DC/DC-Wandlertopologien wie Buck, Boost, Halbbrücke, Vollbrücke und LLC.
Der GaN-Chip arbeitet mit bis zu 250 kHz und damit mit einer höheren Frequenz als ein Siliziumtreiber und Leistungsschalter, was die Totzeit bei der Motorsteuerung auf weniger als 30 ns reduziert. Dies trägt dazu bei, den Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen, mit geringerer Verzerrung für weniger akustische Geräusche, geringerer Stromwelligkeit für geringere magnetische Verluste, geringerer Drehmomentwelligkeit für verbesserte Präzision und geringerer Filterung für geringere Kosten und einen kleineren Platzbedarf.
Die kleinere Lösung des EPC9173KIT ermöglicht den Einbau des Antriebs in das Motorgehäuse und unterstützt Motoren mit niedriger Induktivität und höherer Leistungsdichte. Bei einer Konfiguration für eine Frequenz von 100 kHz können die Größe des Eingangsfilters und die Anzahl der Kondensatoren reduziert werden, wodurch Elektrolytkondensatoren auf der Platine entfallen, die die Zuverlässigkeit beeinträchtigen können.
Das Referenzdesign ermöglicht die Erfassung des Phasenstroms und des Schenkelnebenschlußstroms. EPC bietet komplette Demonstrationskits mit Schnittstellenkarten an, die die Wechselrichterplatine mit dem Entwicklungstool für die Steuerplatine verbinden und so ein schnelles Prototyping und Proof of Concept d.h. Machbarkeitsnachweis der Serienfertigung ermöglichen.