Verbesserte GaN-basierte PFC-Schaltungen

Moderne elektronische Systeme sind auf kleine, leichte und hocheffiziente Stromversorgungen angewiesen. In diesen Stromversorgungen müssen kosteneffektive Methoden genutzt werden, um die Energie aus dem Wechselstromnetz so umzuwandeln, dass sie von der Elektronik genutzt werden kann.

Die Verwendung hoher Schaltfrequenzen gehört zu den wirkungsvollsten Möglichkeiten, platzsparende Stromversorgungen zu realisieren, und Schaltbausteine auf der Basis von Galliumnitrid (GaN) sind wegen ihrer geringen parasitären Ausgangskapazität (COSS) und ihrer hohen Ein- und Abschaltgeschwindigkeit hervorragend geeignet, diese hohen Schaltfrequenzen zu erzielen. Noch besser kommt die mit GaN-Schaltern mögliche hohe Leistungsdichte jedoch zum Tragen, wenn man fortschrittliche Regelungsmethoden anwendet.

Zur Verdeutlichung dieser Tatsache wird in diesem Artikel eine Server-Stromversorgung in Form einer PFC-Schaltung (Power-Factor Correction) mit 5 kW Leistung beschrieben. Um die Stromversorgung mit der maximal praktikablen Schaltfrequenz zu betreiben, kommen Hochleistungs-GaN-FETs zur Anwendung. Mithilfe einer neuartigen Regelungstechnik wird außerdem das Performance-Potenzial dieser GaN-FETs in maximalem Umfang ausgeschöpft, sodass unter dem Strich ein hocheffizientes, kompaktes Design mit erhöhter Leistungsdichte entsteht.