Transistor Power Amplifier Built Up – Kit Evaluasi Amplifier Yaniger Desain Referensi Semikonduktor Daya Ulasan Papan Pengembangan GaN Sistem Axign GaN April 2022 Skip Taylor
Dalam tinjauan Kit Evaluasi Penguat Sistem GaN kali ini, Stuart Aniger berbagi penelitiannya tentang sifat dan manfaat semikonduktor daya GaN (gallium nitrida), dan mengapa teknologi ini tidak hanya memungkinkan amplifier audio bersuara bagus, namun juga benar-benar mendobrak kelasnya. . Segmen D dalam hal kekuatan berperingkat lebih tinggi. Artikel ini pertama kali diterbitkan pada April 2022.
Transistor Power Amplifier Built Up
Meninjau Kit Evaluasi Amplifier dan Switching Power Supply (SMPS) Sistem GaN Kelas D (Gambar 1), Stuart Aniger menjelaskan manfaat untuk aplikasi audio dan berbagi pengalamannya dengan semikonduktor daya gallium nitride (GaN). Rangkaian pengukuran papan evaluasinya memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang potensi kinerja dari tahap keluaran hingga penggerak dengan dan tanpa putaran umpan balik.
An7580, Bg Electronics An7580
Secara filosofis, ada berbagai tingkatan teknologi – kita paling sering memikirkan teknologi dasar dan teknologi terapan. Contoh sebelumnya adalah penemuan transistor di Bell Labs pada tahun 1940an. Kekuatan pendorong di balik kemajuan awal ini adalah telekomunikasi, pasar yang jauh lebih luas daripada audio, namun ketersediaan perangkat yang menggunakan teknologi baru mengubah pasar elektronik konsumen. Setelah konsep pengendalian aliran elektron dalam semikonduktor dikembangkan, masalahnya adalah penerapan teknologi tersebut pada aplikasi seperti audio, dan selama bertahun-tahun, perangkat audio dibuat berdasarkan teknologi telekomunikasi dasar. Audio bukanlah pendorong perubahan teknologi, namun penerima manfaat yang beruntung.
Demikian pula, sirkuit terpadu (IC), jaringan komputer, optoelektronik, laser, perangkat mikromekanis, dan teknologi nano tidak dirancang dengan mempertimbangkan audio, namun dengan cepat menyebar luas setelah tersedia secara komersial karena keunggulannya yang sangat besar dalam kinerja, efisiensi, dan keandalan. Faktanya, saat ini banyak penerapan material eksotik seperti graphene, carbon nanotube dan lain sebagainya dalam audio.
Meskipun beberapa aplikasi teknis mungkin terdengar aneh dan menarik perhatian, perangkat semikonduktor galium nitrida (GaN) adalah solusi nyata dan menjanjikan peningkatan kinerja nyata dalam audio konsumen dan profesional. Dalam artikel ini, saya akan membahas secara singkat apa itu GaN, mengapa itu penting dalam audio secara umum dan khususnya, dan saya juga akan membahas beberapa contoh kehidupan nyata.
GaN adalah semikonduktor celah pita lebar (3,4 eV dibandingkan dengan 1,1 eV untuk silikon dan 0,67 eV untuk germanium) yang awalnya digunakan dalam optoelektronik – celah pita lebar berarti foton yang dipancarkan memiliki energi tinggi dan panjang gelombang pendek. Penggunaan GaN (mirip dengan gallium arsenide) sangat penting untuk mencapai LED biru yang efisien. Perbedaan utama dengan silikon adalah ikatan empedu-nitrogen bersifat polar dan struktur dapat dibuat dengan satu dimensi (sejajar dengan ikatan Ga-N) yang sangat berbeda dari dua dimensi lainnya. Celah pita yang lebar berarti perangkat GaN memiliki tegangan tembus yang lebih tinggi dan juga dapat menahan suhu pengoperasian yang lebih tinggi. Selain itu, GaN merupakan semikonduktor celah pita langsung, yaitu bagian atas pita valensi dan bagian bawah pita konduksi mempunyai momentum yang sama. Hal ini penting untuk penggunaannya dalam optoelektronik, karena memerlukan penyerapan energi foton yang sama dengan atau lebih besar dari celah pita, bukan interaksi foton dengan celah pita untuk mendorong elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Fonon kisi dalam kasus semikonduktor celah pita tidak langsung.
Power Amplifier Circuit Diagram With Pcb Layout
Struktur unik kristal GaN memungkinkan terciptanya film tipis dengan mobilitas elektron yang sangat tinggi, yang didefinisikan sebagai rasio kecepatan elektron terhadap medan yang diterapkan. Dengan demikian, elektron dengan mobilitas lebih tinggi dipercepat ke kecepatan yang lebih tinggi, yaitu kecepatan dan efisiensi perangkat yang lebih tinggi. Elektron terbatas pada lapisan yang sangat tipis dalam arah vertikal namun memiliki mobilitas tinggi di kedua arah horizontal, sehingga elektron berperilaku seperti partikel dalam gas (yaitu, hampir seluruhnya bergerak dengan sedikit hamburan). Oleh karena itu, lapisan ini disebut “gas elektron dua dimensi” atau 2DEG. 2DEG ini sangat penting untuk kinerja dan kecepatan perangkat GaN.
Jadi kita mempunyai selembar elektron yang sangat mobile. Konduktivitas harus berubah seperti gerbang pada MOSFET konvensional untuk menciptakan daerah penipisan. Elektroda gerbang digunakan untuk meningkatkan mobilitas dan kepadatan elektron di wilayah ini untuk menghidupkan perangkat. Dibandingkan silikon, GaN merupakan material yang sangat mahal dan memerlukan modal peralatan yang berbeda (baca: investasi lebih tinggi) untuk memproduksi perangkat tersebut. Untuk mengatasi masalah ini, produsen telah mengembangkan proses untuk memproduksi GaN pada substrat silikon. Desain khas transistor mobilitas elektron tinggi (HEMT) GaN ditunjukkan pada Gambar 1. Gerbang dapat diisolasi atau dibuat sebagai heterojungsi dengan medan yang digunakan untuk menghidupkan konduksi, memiliki celah pita dan penipisan yang berbeda pada kondisi tegangan gerbang nol.
Gambar 1: Diagram ini menunjukkan struktur HEMT daya GaN dengan dan tanpa bias penyalaan. (Atas izin Sistem GaN)
Selain peningkatan mobilitas elektron, ada beberapa keuntungan lain yang terkait dengan kecepatan GaN HEMT. Pertama, resistansi gerbang sangat rendah, karena elektroda terbuat dari logam dan bukan, misalnya silikon nitrida. Kedua, tegangan ambang gerbang (Vth) jauh lebih rendah (sekitar setengah atau kurang) dibandingkan tegangan ambang batas MOSFET berbasis silikon. Untuk perangkat sistem GaN, nilai V adalah sekitar 1,5 V, dengan peningkatan daya penuh pada 5 V Vgs. Ketiga, tidak seperti MOSFET konvensional, tidak ada dioda bodi internal. Ini berarti biaya pemulihan berkurang secara signifikan, hampir nol. Secara numerik, QRR untuk MOSFET silikon berada di utara 1000nC dan bervariasi menurut laju pengisian/pengosongan, sedangkan HEMT sistem GaN biasanya memiliki QOSS 60nC. Hal ini menghasilkan peralihan yang lebih cepat dan bersih, sehingga mengurangi waktu idle dan, akibatnya, distorsi.
Transistor Amplifier Circuit
Operasi dasar dan konstruksi HEMT GaN memungkinkan konduksi terbalik melalui badan struktur (Gambar 3), tidak seperti MOSFET (Gambar 2). Ini juga berarti bahwa jalur dioda eksternal tidak diperlukan, sehingga menyederhanakan desain. Karena muatan parasitnya rendah, arus peralihan juga sangat bersih dan deringnya sangat sedikit. Ini berarti interferensi elektromagnetik (EMI) lebih mudah ditekan.
GaN Systems, produsen semikonduktor fabless asal Kanada, adalah salah satu pemasok terkemuka perangkat daya GaN untuk aplikasi otomotif, energi, dan elektronik konsumen. Untuk membantu desainer dan OEM membuat amplifier audio menggunakan teknologi GaN, GaN Systems menjual papan evaluasi dengan amplifier referensi dan catu daya yang menyertainya (Gambar 1). Unit ini dirancang untuk sistem GaN oleh Skip Taylor dari Elegant Audio Solutions (EAS), sebuah perusahaan desain dan teknik yang berbasis di Austin, Texas. Sirkuit catu daya dan penguat daya audio mudah disesuaikan dengan aplikasi spesifik, namun dimaksudkan untuk menyoroti praktik desain yang disukai untuk mencapai trade-off biaya-kinerja yang baik sekaligus mengoptimalkan manfaat kinerja dan pendinginan perangkat GaN.
Foto 1: Amplifier papan EVAL dari GaN Systems adalah amplifier audio Kelas D dua saluran yang efisien dengan daya 200 W per saluran (8 Ω) dan catu daya peralihan kelas audio kontinu 400 W yang menyertainya.
Catu daya referensi Sistem GaN tersedia dengan input 12V DC untuk desain otomotif atau input 85V AC hingga 264V AC untuk perlengkapan audio rumah. Daya keluaran hingga 400W pada ±32V DC, dengan efisiensi lebih besar dari 90% daya keluaran penuh. Ia juga memiliki fungsi kontrol faktor daya berdasarkan pengontrol PFC NCP1654. Sirkuit daya dikonfigurasikan sebagai sirkuit resonansi setengah jembatan LLC, dan PFC serta sirkuit daya menggunakan sistem HEMT GaN 650V GS66506T sebagai perangkat daya.
Audio Amplifier With Common Transistors · One Transistor
Aspek menarik dari catu daya ini adalah penggunaan modifikasi sederhana pada rangkaian kontrol HEMT. Karena HEMT GaN memiliki persyaratan penggerak yang berbeda (tegangan ambang batas lebih rendah) dibandingkan MOSFET konvensional, perancang memiliki opsi untuk menggunakan pengontrol/driver yang dibuat untuk rangkaian MOSFET atau pengontrol/driver yang dibuat khusus untuk perangkat GaN. Pilihan pertama sering kali dibuat karena fitur desain yang melekat pada teknologi “warisan” dan biaya yang lebih rendah karena skalanya. Untuk memastikan kompatibilitas driver MOSFET dengan perangkat GaN, beberapa perangkat GaN memiliki driver internal yang dikendalikan oleh pengontrol/driver MOSFET eksternal. Hal ini justru meningkatkan biaya dan redundansi.
Sebaliknya, catu daya sistem GaN disebut “EZ Drive”, yang memungkinkan penggunaan pengontrol/driver MOSFET (misalnya IRS2795) tanpa memerlukan driver kedua yang terpasang pada perangkat GaN. Rangkaian penggerak EZ sangat sederhana dan elegan (Gambar 4) dan terdiri dari dua resistor, sebuah kapasitor dan terminal zener.
Gambar 4: Driver MOSFET konvensional dapat digunakan dengan HEMT dari sistem GaN menggunakan rangkaian penggerak EZ.
Papan amplifier juga sangat fleksibel. Ia memiliki input analog (RCA dan telepon 3,5 mm) dan digital (SPDIF optik dan koaksial), dapat dipilih melalui sakelar tombol tekan. Ada juga encoder optik putar untuk kontrol volume. Tahapan daya menggunakan rangkaian keluaran yang dijembatani dan direferensikan ke tanah yang digerakkan oleh sepasang pengontrol setengah jembatan (TI LM5113) yang dirancang khusus untuk rangkaian GaN.
W Btl 4 Channel Audio Power Amplifier
Perangkat keluaran
Kit power amplifier built up, jual power amplifier built up, skema power amplifier built up, power amplifier built up, power amplifier built up rumahan, psu power amplifier built up, rangkaian power amplifier built up, power amplifier built up murah, power amplifier built up lapangan, power amplifier built up bekas, power amplifier built up terbaik, rahasia power amplifier built up