GAN Tech启用高压,高效的设计

出处:维库电子市场网时间:2025-02-10
  射频(RF)生成的进步导致了创新的设计,在100 MHz区域内改变了应用程序。其中,高效自我振荡的E RF发电机在利用氮化炮(GAN)晶体管方面的简单性,鲁棒性和出色的性能而脱颖而出。这些发电机可以根据应用程序的数量从几瓦到1 kW的几个KV实现95%以上的效率,具体取决于应用。
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  自我激发E类发电机是在振荡频率不太关键的应用中有效地生成高压RF信号的理想选择,因为它们消除了对外部信号源或严格的频率控制的需求。自动振荡的设计还受益于自动调整到谐振坦克电路参数中的微小变化,从而使其对组件公差和环境变化有弹性。通过在支持GAN类的E驱动器阶段以及GAN驱动程序中实施自我振荡,由于GAN设备的出色切换特性,这种设计进一步提高了效率。此外,启动电路通过确保振荡在电源时正确启动来提高可靠性。
  设计和操作
  图1显示了以13.56 MHz运行的自我激发的E类发电机。该设计利用GAN FET实现了95%以上的效率,同时产生了几个KV的输出电压,使其适用于在工业,科学研究和医疗领域中使用的介电加热,离子陷阱和RF激光器等应用。
   图1。 运行13.56 MHz的E类发电机。图像由Bodo的Power Systems  
  初始启动和振荡
  当电路首次启动时,VSTART提供了初始信号,以启动启动振荡过程。 VSTART是一个振荡器,以接近E类阶段的预期工作频率(13.56 MHz)运行的频率。它的输出通过电阻R9耦合到栅极驱动器U1(LMG1025)的输入中。
  栅极驱动器驱动Q1的门(EPC2307 GAN FET),导致其以VSTART频率开始切换。当Q1打开和关闭Q1时,它将驱动由L2和C6形成的谐振坦克电路。 C11充当E类配置中典型的分流电容器,形成了电压波形。储罐电路积累了能量,并且在连接L2,C6,RL和C3的节点处的交流电压幅度增加,从而产生几乎正弦波的波形。
  反馈和自振荡机制
  电池电路的AC信号由电容器C3拾取,并馈入比较器U2的正输入(TLV3601)。电阻R4和电容器C2形成电压分隔器并提供直流偏置。比较器的负输入连接到直流参考电压(VCC3)。
  当交流幅度足够时,U2按照初始VSTART频率在与AC信号相相时切换其输出。比较器的输出为C4,R7,D1,D2,R6和C5的峰值检测器电路充电。一旦C5的电压达到阈值(例如,1 V),它会触发SW1停止VSTART信号,从而使电路进入自振荡模式。
  自振荡和稳态操作
  在自振荡模式下,U2继续使用谐振坦克电路的反馈来驱动U1。自振荡频率主要由L2和C6确定,在此特定设计中以大约13.56 MHz沉降。仔细调节电路以保持在E类操作区域内,从而通过地减少Q1开关期间电压和电流之间的重叠来确保高效率。
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