Disseny d’una cel·la de commutació programable i compacta basada en un transistor de GaN

Abstract

Aquest projecte presenta el disseny d’una nova cel·la de commutació programable i compacta amb un fusible electrònic intel·ligent integrat (iFuse). La cel·la de commutació constitueix un bloc elemental a partir del qual es poden construir tota mena de convertidors de potència multinivell modulars, escalables i robustos, seguint la metodologia de disseny basada en matrius de cel·les de commutació. El disseny presentat es basa en un transistor de nitrur de gal·li (GaN HEMT) de 40 V i integra un circuit de control autoalimentat, un sistema de monitoratge de l’estat de la cel·la amb capacitat de detecció de fallades i l’iFuse, tot dins d’una àrea de circuit imprès (PCB) altament optimitzada. L’ús d’un dispositiu de processament de senyal reprogramable permet consolidar les funcions de diversos components discrets en una sola unitat. Això dona lloc a un disseny més flexible, de menor cost i de dimensions més reduïdes. També s’han tingut en compte consideracions tèrmiques i d’eficiència en l’etapa de potència durant el desenvolupament de la cel·la. El correcte funcionament del disseny ha estat verificat mitjançant proves experimentals, que han validat el seu bon comportament tant en condicions normals com en situacions de fallada. En cas d’error, l’iFuse garanteix l’aïllament del GaN HEMT de la resta del convertidor en menys de 5 μs, evitant així danys en altres components i millorant la fiabilitat del sistema.