AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE TRANSISTORES DE SI E GAN EM CONVERSORES BUCK SÍNCRONOS PARA ALIMENTAÇÃO DE LEDS DE POTÊNCIA
RENAN R. DUARTE1; GUILHERME F. FERREIRA1; MARCO A. DALLA COSTA1; J. MARCOS ALONSO2
1 Universidade Federal de Santa Maria; 2 Universidad de Oviedo
Resumo
Semicondutores de bandgap largo surgiram nos últimos anos como uma opção atrativa para a substituição dos semicondutores de silício (Si). Dentre os novos materiais, o nitreto de gálio (GaN) tem sido considerado o candidato mais promissor. Este artigo apresenta uma comparação entre interruptores de Si e GaN em uma família de conversores buck síncronos concebidos para aplicações de iluminação LED. Dez conversores 48 V para 28.3 V e 22.6 W foram projetados com os mesmos parâmetros em cinco diferentes frequências de comutação, variando de 100 kHz a 1 MHz. Eficiência e temperaturas foram medidas em quatro diferentes cenários: com e sem um diodo externo em paralelo com o interruptor de roda-livre e com dois diferentes valores de tempo morto, 25 ns e 50 ns. Os conversores GaN apresentaram maior eficiência e menores temperaturas em todos os casos, com uma eficiência máxima de 96.8% e uma mínima de 94.5%. Além disso, os conversores Si exibiram uma maior degradação de desempenho à medida que a frequência de comutação e o tempo morto aumentam.
Palavras-chave: Transistor de Nitreto de Gálio; GaN; GaN HEMT; LED Driver; Fonte Chaveada; Conversor Buck Síncrono