Transistores GaN de 100 V para la alimentación de centros de datos

Renesas lanza una nueva familia de transistores de potencia discretos basados en GaN de 100 V en modo de enriquecimiento (E-mode), que incluye los modelos RTP100E005G1FL, RTP100E2P6G1FL, RTP100E1P8G1FL-DSC y RTP100E1P2G1FL-DSC. Esta tecnología está diseñada para gestionar las frecuencias de conmutación de clase megahercio requeridas para la automatización industrial, los centros de datos de IA de alta densidad y las aplicaciones de microinversores solares.

Transición a arquitecturas de bus de 48 V
A medida que la infraestructura de los centros de datos y los sistemas de energía industrial cambian hacia la distribución de energía de 800 V CC y las arquitecturas de bus de 48 V, las etapas del convertidor de potencia están migrando de frecuencias de conmutación de clase kilohercio a clase megahercio. Esta transición permite a los ingenieros disminuir el tamaño físico de los componentes magnéticos y aumentar la densidad de potencia general del sistema. La implementación de componentes GaN de baja tensión en estas arquitecturas de corriente continua de alta tensión (HVDC) reduce el tamaño necesario de los componentes pasivos y disminuye la capacidad de refrigeración térmica requerida. Al utilizar un espacio de empaquetado (footprint) compatible con silicio, los transistores de efecto de campo (FET) de GaN permiten su integración en los diseños de placas de circuito impreso (PCB) existentes sin exigir rediseños estructurales exhaustivos.

Métricas de conmutación y rendimiento térmico
Los transistores GaN de 100 V reducen la pérdida de energía en los ciclos de conversión al minimizar la superposición temporal entre el voltaje y la corriente. Los componentes cuentan con una carga de recuperación inversa cero (Qrr = 0), lo que elimina una fuente común de pérdidas de conmutación que se encuentra en las alternativas tradicionales de silicio. Los dispositivos logran una reducción de hasta un 35 por ciento en la figura de mérito (FOM) de conmutación dura y una reducción de hasta un 63 por ciento en la FOM de conmutación suave en comparación con iteraciones de GaN comparables en el mercado.

Los componentes proporcionan un rango de resistencia en conducción (RDS(on)) que abarca desde 1,2 mΩ hasta 5 mΩ, lo que permite la escalabilidad operativa en diferentes niveles de potencia para la rectificación síncrona y la conversión reductora (buck) multifásica. Los FET están encapsulados en formatos FCLGA y FCLGA-DSC, proporcionando configuraciones de refrigeración inferior y de doble cara para gestionar la disipación de calor en hardware de alta densidad. Dependiendo de la topología de conversión específica, estas especificaciones producen una reducción de hasta un 40 a 70 por ciento en las pérdidas de conmutación, reduciendo en consecuencia la dependencia mecánica de la refrigeración activa por ventilador.

Akhil Nair, Director Senior de GaN de Baja Tensión en Renesas, señaló que los ingenieros que integran tecnología de próxima generación para robótica y sistemas de energía renovable requieren componentes que ofrezcan un rendimiento de conmutación específico, al tiempo que proporcionen una transición sencilla desde los diseños de MOSFET de silicio existentes.

Contexto adicional
Esta sección detalla las especificaciones técnicas y la evaluación comparativa competitiva que no se incluyen en el comunicado de prensa original.

En el mercado de los FET de GaN de baja tensión (100 V), empresas como Efficient Power Conversion (EPC) e Infineon Technologies fabrican componentes comparables. EPC produce los FET eGaN de 100 V EPC2218 y EPC2302, que cuentan con valores RDS(on) de hasta 1,8 mΩ y se dirigen a entornos de conversión CC-CC de 48 V similares. La serie CoolGaN de 100 V de Infineon utiliza de manera similar el funcionamiento en modo de enriquecimiento con especificaciones de resistencia en conducción competitivas optimizadas para operaciones de conmutación de alta frecuencia. La serie RTP100 de Renesas compite directamente a través de sus opciones de gestión térmica —específicamente los encapsulados FCLGA-DSC con refrigeración de doble cara— que dispersan las cargas térmicas lejos de la superficie de la PCB para adaptarse a los elevados requisitos de densidad de potencia de las topologías de conmutación suave a nivel de servidor.

Editado por Aishwarya Mambet, editora de Induportals, con asistencia de IA.

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