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La topologie de convertisseur HWLLC basée sur le GaN établit de nouveaux standards en matière de densité de puissance et de rendement maximal pour les équipements informatiques de nouvelle génération, les outils électriques et les vélos électriques
Renesas Electronics Corporation élargit son portefeuille de solutions AC/DC et d’adaptateurs secteur avec une nouvelle plateforme Half-Wave LLC (HWLLC) basée sur le GaN, capable de fonctionner à 500W et au-delà pour les systèmes IoT, industriels et d’infrastructure. Cette nouvelle topologie de convertisseur HWLLC permet de faire évoluer une architecture d’alimentation ultra efficace et compacte conçue pour des puissances de l’ordre de 100 W jusqu’à 500 W. Elle ouvre ainsi la voie à une nouvelle génération de chargeurs rapides haute puissance pour outils électriques, vélos électriques et autres équipements, sans les compromis habituels des topologies traditionnelles en termes de taille, de dissipation thermique et de rendement.
L’extension du portefeuille comprend quatre composants contrôleurs, s’appuyant sur la technologie propriétaire ZSP (Zero Standby Power) de Renesas. Au cœur de la solution se trouve le RRW11011, un contrôleur combine PFC entrelacé et HWLLC, conçu ainsi pour offrir une densité de puissance et une efficacité élevées. Le correcteur de facteur de puissance (PFC) à commande par déphasage supprime l’ondulation, réduit la taille et le coût des composants, équilibre les courants et améliore la robustesse globale. Ce contrôleur combiné permet également d’abaisser la température de fonctionnement tout en fournissant une large plage de sortie (de 5V à 48V) requise par l’USB Extended Power Range (EPR) et par d’autres systèmes à charge variable. La solution intègre également le RRW30120, un contrôleur en boucle fermé assurant le protocole USB PD, capable d’atteindre une puissance USB maximale de 240W, le RRW40120, driver de gate GaN demi-pont et le RRW43110 qui est un contrôleur de redressement synchrone intelligent. Associés dans une conception d’adaptateur secteur USB EPR 240W, ces composants atteignent la plus forte densité de puissance du marché (3 W/cm³) ainsi qu’un rendement maximal de 96,5%.
La large plage de puissance du HWLLC, allant jusqu’à 500W, étend le marché adressable à des équipements tels que les téléviseurs et moniteurs de grande taille, ainsi que des appareils plus gourmands en énergie comme les aspirateurs, les outils électriques, l’éclairage extérieur et industriel, et certains dispositifs médicaux. Cette topologie AC/DC basée sur le HWLLC permet également aux concepteurs de dépasser les chargeurs USB-C de 100W et d’adopter la charge USB EPR 240W, afin de réduire la taille des chargeurs propriétaires pour smartphones, ordinateurs portables et de nombreux systèmes de jeux. La technologie de charge rapide compacte et haute puissance de Renesas a récemment été intégrée dans un chargeur GaN développé par Belkin. Le Belkin Z-Charger utilise une puce ZSP innovante intégrant la technologie SuperGaN® à mode déplétion (d-mode) de Renesas.
« Le Belkin Z-Charger représente une avancée majeure vers une nouvelle ère de consommation en veille ultra faible et pour la charge rapide », a déclaré Jenny Ng, Directrice Générale de Belkin Asia.
La technologie GaN est au cœur des performances en matière de rendement et de densité de puissance des conceptions AC/DC de nouvelle génération de Renesas. Elle permet des fréquences de commutation plus élevées, réduisant la taille des composants magnétiques, les pertes et les contraintes thermiques. La technologie SuperGaN d-mode de Renesas repose sur une configuration cascode, plus robuste et plus simple à piloter que d’autres implémentations GaN, avec une tension de seuil plus élevée et une compatibilité directe avec les drivers de grille silicium standard. Il en résulte une voie plus rapide et plus sûre pour les clients souhaitant développer, valider et produire des alimentations compactes et à haut rendement.
« L’écosystème HWLLC de Renesas intègre le PFC entrelaçé et la conversion de puissance résonante dans une solution unique et cohérente, offrant une alimentation AC/DC ultra compacte, à large plage, avec un rendement éprouvé, une consommation en veille très faible et un accompagnement d’intégration fiable », explique Rohan Samsi, Vice Président de la division GaN chez Renesas. « En développant stratégiquement quatre circuits intégrés de contrôle avancés, nous avons créé un écosystème optimisé et parfaitement coordonné, où chaque élément contribue à une densité plus élevée, une meilleure gestion thermique, une réduction des EMI/bruits et une efficacité de fonctionnement accrue. »
En supprimant les enroulements de transformateur et en réduisant le nombre de composants par rapport aux implémentations LLC traditionnelles, Renesas diminue la complexité de conception et permet l’utilisation de composants magnétiques plus compacts. Cette amélioration accélère la réutilisation des conceptions au sein de familles de produits couvrant différentes puissances, tensions et formats, tout en améliorant la fiabilité et en simplifiant la gestion de la nomenclature (BOM). La solution hautement intégrée, couvrant de larges plages de tension d’entrée et de sortie, permet aux clients de concevoir des produits plus petits, plus froids et plus facilement conformes aux normes, tout en atteignant d’excellentes performances en charge à vide et en veille, favorisant ainsi des niveaux d’efficacité énergétique plus élevés.
Les quatre nouveaux composants nécessaires à la solution HWLLC sont disponibles dès aujourd’hui, ainsi qu’une carte d’évaluation. La carte d’évaluation EBC10293 USB PD 240W intègre un PFC, une conversion AC/DC à haut rendement et un contrôle USB PD dans un design compact à forte densité de puissance.
