АНАЛІЗ ТА МОДЕЛЮВАННЯ ЗВОРОТНОХОДОВИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ВИКОРИСТАННЯМ ШИРОКОЗОННИХ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ПРИЛАДІВ НА ОСНОВІ НІТРИДУ ГАЛІЮ

Анотація

Представлені результати дослідження силових AC-DC перетворювачів, в яких силовим елементом є польовий транзистор на основі нітриду галію (GaN HEMT). Зворотноходові перетворювачі використовуються для створення імпульсних джерел живлення, забезпечуючи високе значення коефіцієнта корисної дії (ККД) та мінімальне тепловиділення, що є центральним завданням сучасної силової електроніки. До основних проблем, що розглядаються, відносяться комутаційні втрати силового транзистора на високих частотах перемикання, в той час коли польові транзистори на основі кремнію практично вичерпали можливості вдосконалення. Використання у перетворювачі широкозонного силового транзистора створеного на нітриді галію дозволило забезпечити підвищення стабільності приладу за рахунок досягнення малих втрат на перемикання, що дає реальну можливість працювати на більш високих частотах. Також GaN HEMT мають менший час відновлення в порівнянні з іншими типами силових ключів, що в сукупності підвищує енергоефективність силових перетворювачів, це також забезпечує зменшення габаритів пристрою.

Побудована комп’ютерна модель перетворювача у середовищі LTSpice XVII з урахуванням параметрів компонентів. Отримані характеристики струмів та напруг на GaN-транзисторі, потужність розсіювання на транзисторі, вихідні характеристики приладу. За результатами моделювання, зменшення динамічних втрат та пульсацій на транзисторі при досягненому низькому рівні тепловиділення показує перспективність використання пристрою з широкою забороненою зоною для створення високочастотних перетворювачів енергії придатних до використання у якості джерел живлення у системах, де малі габарити необхідні, такі як системи живлення малих літальних апаратів, телекомунікаційні мережі.