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 Technologie GaN bidirectionnelle de première mondiale avec blocage DC intégré, réduisant drastiquement le nombre de commutateurs nécessaires dans les topologies de conversion de puissance
 Compatible avec des drivers de grille standards
 Fonctionnement possible en commutation douce et dure, avec des transitions rapides et propres

Renesas Electronics Corporation (TSE:6723), fournisseur de premier plan de solutions avancées en semi-conducteurs, a annoncé aujourd’hui le lancement du premier commutateur bidirectionnel de l’industrie utilisant la technologie GaN en mode déplétion (d-mode), capable de bloquer des courants positifs et négatifs dans un seul composant grâce à un blocage DC intégré. Destiné aux micro-onduleurs solaires mono-étage, aux centres de données IA et aux chargeurs embarqués pour véhicules électriques, le composant haute tension TP65B110HRU simplifie considérablement les conceptions de convertisseurs de puissance et remplace les commutateurs FET montés dos-à-dos par un dispositif unique à faibles pertes, à commutation rapide et facile à piloter.

Topologie mono-étage : rendement accru, réduction du nombre de composants

Les conceptions actuelles de conversion de puissance à forte puissance utilisent des commutateurs unidirectionnels en silicium ou en carbure de silicium (SiC), qui ne bloquent le courant que dans un seul sens à l’état bloqué. En conséquence, la conversion de puissance doit être divisée en plusieurs étages avec plusieurs circuits de ponts commutés. Par exemple, un micro-onduleur solaire typique utilise un pont complet à quatre commutateurs pour convertir le courant continu en courant continu lors du premier étage, suivi d’un second étage pour produire la sortie alternative finale vers le réseau. Même si l’industrie électronique évolue vers des convertisseurs mono-étage plus efficaces, les ingénieurs doivent encore composer avec des limitations de commutation intrinsèques. De nombreuses conceptions mono-étage actuelles utilisent des commutateurs unidirectionnels classiques montés dos-à-dos, ce qui entraîne une multiplication par quatre du nombre de commutateurs et une baisse du rendement.

Le GaN bidirectionnel change complètement ce paradigme. En intégrant la fonction de blocage bidirectionnel dans un seul composant GaN, la conversion de puissance peut être réalisée en un seul étage avec moins de composants de commutation. Un micro-onduleur solaire typique, par exemple, ne nécessitera que deux composants bidirectionnels haute tension Renesas SuperGaN®, éliminant les condensateurs DC-link intermédiaires et divisant par deux le nombre de commutateurs. De plus, les composants GaN commutent rapidement, avec une faible charge stockée, permettant des fréquences de commutation plus élevées et une densité de puissance accrue. Dans une implémentation réelle de micro-onduleur solaire mono-étage, la nouvelle architecture GaN a démontré un rendement énergétique supérieur à 97,5 %, grâce à l’élimination des connexions dos-à-dos et des commutateurs silicium lents.

Association de performances robustes et de fiabilité avec des drivers compatibles pour silicium

Les composants SuperGaN 650 V éprouvés sur le terrain de Renesas reposent sur une technologie propriétaire normalement bloquée, simple à piloter et très robuste. Le TP65B110HRU associe une puce GaN bidirectionnelle haute tension en mode déplétion, co-intégrée avec deux MOSFET silicium basse tension offrant une tension de seuil élevée (3 V), une large marge de tension de grille (±20 V) et des diodes de corps intégrées pour une conduction inverse efficace. Comparé aux dispositifs GaN bidirectionnels en mode enrichissement (e-mode), le commutateur GaN bidirectionnel Renesas est compatible avec des drivers de grille standards ne nécessitant pas de polarisation négative. Cela se traduit par une conception de boucle de grille plus simple et moins coûteuse, ainsi qu’une commutation rapide et stable en modes de commutation douce et dure, sans compromis sur les performances. Les topologies de conversion de puissance nécessitant une commutation dure, telles que le redresseur de type Vienna, bénéficient de sa capacité élevée en dv/dt de >100 V/ns, avec un minimum d’oscillations et de courts délais lors des transitions marche/arrêt. Le composant GaN Renesas permet une véritable commutation bidirectionnelle avec une grande robustesse, des performances élevées et une grande facilité d’utilisation.

« L’extension de notre technologie SuperGaN à la plateforme GaN bidirectionnelle marque un changement majeur dans les normes de conception de la conversion de puissance », a déclaré Rohan Samsi, Vice-président de la division GaN chez Renesas. « Les clients peuvent désormais atteindre des rendements plus élevés avec moins de composants de commutation, une surface PCB réduite et un coût système inférieur. Parallèlement, ils peuvent accélérer la conception en s’appuyant sur l’intégration système de Renesas incluant drivers de grille, contrôleurs et circuits intégrés de gestion de puissance. »

Principales caractéristiques du TP65B110HRU :

 ±650 V en crête continue AC et DC, ±800 V en transitoire
 Protection ESD 2 kV modèle corps humain (HBM et CDM)
 110 mÙ typique RSS,ON @ 25 °C
 3 V typique Vgs(th)
 Aucune polarisation négative requise
 ±20 V Vgs maximum
 Immunité dv/dt >100 V/ns
 1,8 V, VSS,FW chute de tension de la diode de roue libre
 Boîtier refroidi par le dessus TOLT avec brochage standard industriel

Renesas présentera son dernier commutateur GaN bidirectionnel et son portefeuille croissant de solutions de puissance intelligentes sur le stand #1219 lors de la Applied Power Electronics Conference (APEC), à San Antonio, Texas, du 22 au 26 mars 2026.