Усилитель на GaN транзисторах.

[DrModd]

Собственно задумка собрать класс Д на этих современных приборах возникла после демонстрации модулей Павла "Electrovoicer".

Павел достаточно щедро делился нюансами, примерами разводки плат.
Я решил попробовать, собрал первый свой усилитель на этих приборах.
Родился вот такой модуль.


От жадности я выбрал транзисторы с большим током (мощи хотелось, мощи в усе размером с пачку сигарет!) EPC2215, драйверы подсмотрел у Павла, LMG1210
Получилось достаточно неплохо, работал на частоте 800кГц, но зверски грелся. Даже при питании от 36 вольт. Звучал хорошо.
Решил продолжить, сделать 2 канала и БП на одной плате.
В итоге родилось вот это.


Работал, грелся, звучал, но все же было не то.
Но ковид, проблемы с полупроводниками помешали дальнейшим мучениям, забросил, купил модули Павла (выше), собрал, слушал.
Но все же исследовательская жилка не давала покоя, и родилось это



Один канал и резонансный источник питания, транзисторы в БП и в усилителе INN650DA240A
Почему высоковольтные (650В) транзисторы в усилителе? Есть один большой недостаток у низковольтных и высокотоковых GaN, большая COSS.
Например, у транзистора IRFB5615 она 155пф, у EPC2215 почти 400, что "приемлемо для источников питания, но не приемлемо для усилителей (С)"
У примененных в последнем усилителе INN650DA240A всего 25пф, при этом у них высокий RDSon, и малый ток - применил 2 в плече, хватает для 200 ватт на 4 ома, конечно с охлаждением.
Источнику питания охлаждение не требуется, не выше 50 градусов.



Чуть позже выложу измерения. Это вторая версия, в первой был другой контроллер БП.

---------- Сообщение добавлено 17:06 ---------- Предыдущее сообщение было 16:51 ----------

Что у меня есть из GaN:


Нижний mastergan1 это сборки 10 амперных GaN с драйвером, для источников питания.
На верхнем фото сверху вниз:
TPH3212 каскодная (GaN+Si) сборка, как выяснилось очень медленная, только для ИИП.
Инфинеоновские IGT60R070D1, интересные транзисторы, 30 ампер, 70 миллиом. малая емкость.
Innoscience INN650DA240A, неплохие и очень легкие транзисторы.
Innoscience INN150LA070A 150В 28А 8мОм но выходная емкость большая, 355 пф.
И EPC2215, о них я писал выше.

[Wladimir_TS]

А про БП где-нибудь можно ознакомиться по подробнее или это ноу-хау ?

[DrModd]

Wladimir_TS, Ничего ноухауного))) Обычный резонансник на L6599 c EZdrive и GaN

[minimalman]

Offтопик:
Пардон за оффтоп: а чем мешает вых. ёмкость? Затраченным нв раскачку временем и спайками тока?

[DrModd]

Затраченным нв раскачку временем и спайками тока?

Да, GaN же применяется из-за бОльшей скорости переключения, а все эти паразиты мешают.

[minimalman]

Offтопик:
Интересен механизм образования задержек - так-то пикофарады на миллиомы дают фемтосекунды (если серьёзно - то десятки пико). Но ток на это требуется - до сотни ампер. В принципе, не невозможно, что мешает? Монтаж? ЭМИ? Надеюсь это не совсем оффтоп, бо связано с причиной темы.

[DrModd]

Интересен механизм образования задержек - так-то пикофарады на миллиомы дают фемтосекунды (если серьёзно - то десятки пико). Но ток на это требуется - до сотни ампер. В принципе, не невозможно, что мешает? Монтаж? ЭМИ? Надеюсь это не совсем оффтоп, бо связано с причиной темы.

Если вы в продолжении - то, значительно увеличиваются динамические потери, которые в итоге переходят в тепло. Это одна из причин.
Спайки, помехи. Все это в итоге сказывается на искажениях.

[minimalman]

значительно увеличиваются динамические потери

При ±50В, 800кГц и 250пФ - это +4Вт на корпус, Вы о них? Имхо некритично, не киловаттник же и не PCB-теплоотвод же.

Спайки, помехи. Все это в итоге сказывается на искажениях.

Пиковый уровень тот же будет, но общая энергия на порядок выше. И хоть она и не коррелирована с сигналом - видимо,нарушается однозначность срабатывания узла сравнения ШИМ-модулятора -> искажения. Вроде ясно.

Offтопик:
Я как-то в теме про линейный УМ предлагал разнести сигнальную и силовую части - послали) А здесь какие препятствия? Ну кроме задержки сигнала по проводам.

[Andrey Orloff]

в тему по Ган-нам вроде попадаем
есть вот такие GAN041-650WSB
https://www.chipdip.ru/product/gan041-650wsbq

Планирую их в однотактную схемку в классе "А" вкорячить, мощность невелика, ват 10 на канал...
Что народ думает об этом использовании таких "каскодов" в усилителе, в линейном режиме работы?

[minimalman]

44 бакса, 650В, 35мОм, 22нКл в низковольный А-класс? Ну разве что в качестве анекдота. Или генератора дыма - на DC они не рассчитаны.

[BesPav]

Что народ думает об этом использовании таких "каскодов" в усилителе, в линейном режиме работы?

Да грустная у них ОБР для линейного режима, нужен еще один внешний следящий каскод чтобы на этом девайсе было что-то порядка 5 Вольт.

[Andrey Orloff]

Да грустная у них ОБР для линейного режима

Ага, тоже увидел, не подходят, обломс..

[sousmanster]

Кстати, игрался с номиналами в модуляторе- 3 гармоника почти полностью давится на больших мощностях, т.е. если она у вас не с генератора лезет, скорее всего нужно чуть подстроить.

[DrModd]

скорее всего нужно чуть подстроить.

Спасибо))

[Serge_L]

sousmanster, DrModd, мужики!
Прям вот радость берет от вашей работы!
Может вас детальками поддержать?
Привезти чего?
Если что - давайте в телеге обсудим!

[domician]

Спайки, помехи. Все это в итоге сказывается на искажениях.

Ну должны же появится D-Class мс с GaN в одном корпусе. Для ИБП уже есть.
InnoSwitch5_Pro.pdf

[minimalman]

Offтопик:

Ну должны же появится D-Class мс с GaN в одном корпусе.

Нет. Посмотрите на линейные УМ - там в ценовой категории до килобакса уже лет 30 как царствует класс С, от которого ещё в 60х с позором избавились. Качество тут никому не нужно, интегральные решения работают в классе BD (с нативными искажениями низкоуровневых сигналов - аналог "ступеньки"). То, что не приносит вау-эффекта, в разработку не пойдёт.

[domician]

Offтопик:

в разработку не пойдёт.

Почему же. Сначала весь D-Class был на рассыпухе, а теперь взял микруху, добавил с десяток RCL и пользуйся.
На GaN не ради мощности, решений и так хватает, а задрать "несущую".

[minimalman]

Offтопик:
domician, мелкосхемы появились со спросом на противные калонки, причин улучшать их качество производителем я не вижу.

[Alex]

Сначала весь D-Class был на рассыпухе, а теперь взял микруху, добавил с десяток RCL и пользуйся.

Более-менее приемливый класс-Д - и сейчас на "рассыпухе".

[DrModd]

Offтопик:

Может вас детальками поддержать?

Сергей, огромное спасибо!
Но я и так все через Китай тяну, есть каналы)))