Electronique Mag - Le journal de l'électronique.

La technologie d’alimentation GaN permet d’obtenir plus de puissance dans un format plus compact, ce qui signifie une alimentation plus efficace tout en réduisant l’empreinte carbone globale. Cela peut être particulièrement utile pour les commutateurs et les alimentations GaN.

La technologie d’alimentation GaN permet d’obtenir plus de puissance dans un format plus compact, ce qui signifie une efficacité accrue et une empreinte carbone réduite. Ceci est particulièrement utile pour les commutateurs et les alimentations GaN.

GaN (abréviation de nitrure de gallium), un composé semi-conducteur utilisé à l’intérieur de nombreux appareils électroniques. Sa bande interdite est plus large que celle du silicium, ce qui lui confère de nombreux avantages, notamment en termes d’efficacité, de taille, de température, de tension, de vitesse et de tolérance aux radiations.

La technologie GaN optimise les dispositifs d’alimentation en améliorant la densité de puissance, la taille, la performance thermique et le rendement de conversion énergétique. Il en résulte des alimentations plus compactes offrant une puissance supérieure. Une alimentation GaN peut avoir un encombrement jusqu’à 40% inférieur à celui des modèles traditionnels. De plus, ce rendement énergétique supérieur réduit la chaleur générée au sein de l’alimentation, éliminant souvent le besoin de ventilateurs de refroidissement.

Avantages du GaN

La technologie d’alimentation GaN offre des avantages inégalés, permettant des systèmes d’alimentation plus efficaces, compacts et performants. Elle transforme un large éventail de secteurs, notamment l’électronique grand public, les applications industrielles et la conversion d’énergie, ainsi que des produits tels que les commutateurs PoE GaN. À terme, la technologie GaN ouvre la voie à des technologies de nouvelle génération plus efficaces et durables.

Efficacité et densité de puissance

Le GaN convertit l’énergie plus efficacement, réduisant jusqu’à 80 % les pertes de puissance dans les convertisseurs de puissance. En effet, les composants GaN présentent une résistance à l’état passant inférieure à celle des transistors silicium traditionnels. Ils offrent également une tolérance en tension plus élevée et peuvent gérer une densité de courant élevée dans des boîtiers plus compacts, permettant ainsi de fournir des systèmes plus puissants dans des espaces réduits.

Fonctionnant à hautes fréquences et avec de faibles pertes de commutation, la technologie GaN est idéale pour les alimentations CA/CC et les convertisseurs CC/CC, améliorant ainsi le rendement de conversion. Le GaN contribue également à améliorer la correction du facteur de puissance (PFC) et à réduire la distorsion. Il s’agit d’une utilisation plus efficace de l’énergie et d’une réduction de la pression sur le réseau électrique.

Vitesses de commutation

Les transistors GaN offrent une commutation plus rapide que les dispositifs traditionnels en silicium. Leurs capacités de commutation plus rapides en font des dispositifs GaN idéaux pour les applications critiques telles que les radiofréquences, les alimentations et les commutateurs de réseaux électriques GaN. Ces temps de commutation plus courts permettent également aux dispositifs GaN de fonctionner avec des pertes de commutation plus faibles.

Taille et facteur de forme

Alimentation GaN dans un commutateur réseau comparée à une alimentation standard dans un commutateur réseau.

Le GaN permet de concevoir des systèmes plus compacts et plus légers en intégrant davantage de puissance dans des espaces réduits. Ceci est particulièrement important pour des applications telles que les alimentations électriques, les télécommunications et l’automobile, où l’espace est souvent limité.

Température

En général, les composants GaN ont une meilleure efficacité thermique, génèrent moins de chaleur et éliminent souvent le besoin de systèmes de refroidissement, notamment de ventilateurs pour les commutateurs de réseau d’alimentation GaN et les commutateurs PoE GaN. C’est un facteur crucial pour les industries confrontées à des défis de gestion de la chaleur et des applications haute puissance, comme les alimentations GaN et les centres de données.

Durabilité et fiabilité

Grâce à sa capacité à fonctionner dans des environnements à températures plus élevées (par rapport aux dispositifs en silicium traditionnels), le GaN est beaucoup plus résistant dans les secteurs et applications exigeants, tels que l’automobile, l’armée et l’aérospatiale. Grâce à sa faible production de chaleur et à ses meilleures performances thermiques, il prolonge la durée de vie des produits et améliore la durabilité des systèmes critiques.

Rentabilité

Les dispositifs GaN ont généralement un coût initial plus élevé que les dispositifs traditionnels en silicium. Cependant, des économies à long terme et un coût total de possession réduit sont possibles grâce à la technologie d’alimentation GaN offrant de plus grandes économies d’énergie, un meilleur rendement énergétique, une taille plus compacte et une durée de vie plus longue.

Avantages environnementaux

L’amélioration du rendement et la réduction des pertes de puissance grâce à la technologie GaN contribuent aux économies d’énergie globales, à la réduction de la consommation électrique et à la réduction de l’empreinte carbone. De plus, la technologie GaN nécessite moins de minéraux, d’éléments et de composants pour sa production, ce qui limite l’extraction de minéraux précieux.

Applications générales du GaN

En raison de ses propriétés électriques supérieures, la technologie d’alimentation GaN a une large gamme d’utilisations et d’applications dans de nombreux secteurs, notamment :

 Alimentations et adaptateurs : électronique grand public, centres de données, alimentations industrielles

 Télécommunications : équipements de communication, réseaux 5G et stations de base

 Informatique : unités de traitement graphique (GPU), serveurs et calcul haute performance (HPC)

 Systèmes d’énergie renouvelable : onduleurs solaires, systèmes d’éoliennes, véhicules électriques et infrastructures de recharge

 Éclairage : pilotes LED

 Amplificateurs audio : Systèmes audio haut de gamme

 Systèmes Lidar : casques et robots de réalité augmentée

 Dispositifs médicaux : Imagerie médicale, équipements médicaux portables

Solutions de réseau et technologie d’alimentation GaN

Commutateurs TRENDnet GaN dans une salle de serveurs

Les dispositifs d’alimentation GaN offrent une rigidité diélectrique, une vitesse de commutation, une densité de courant et une température de fonctionnement exceptionnelles, tout en réduisant la résistance à l’état passant ou les pertes de puissance. La commutation à haut débit peut souvent produire des interférences électromagnétiques (EMI) considérables, mais avec la technologie GaN, ces interférences sont réduites grâce à une consommation de tension et un dépassement de courant réduits.

De plus, la réduction de la production de chaleur permet de réduire, voire d’éliminer, le besoin de ventilateurs, même avec des commutateurs réseau GaN plus puissants, mais dans un format plus compact. Pour les commutateurs réseau plus grands et montés en rack, la technologie GaN permet une plus grande disponibilité de l’énergie dans le même espace, voire dans un espace plus réduit. Un commutateur qui nécessitait autrefois un espace de 2U sur un rack peut être réduit à 1U. Enfin, la technologie GaN permet aux entreprises de réseaux comme TRENDnet de concevoir et de produire des commutateurs réseau GaN PoE plus petits, offrant une puissance de sortie plus élevée, mais fonctionnant à une température inférieure à celle des commutateurs traditionnels.

https://www.adm21.fr/