Vitesco Technologies erhöht Leistungsdichte von DCDC-Wandlern mit CoolGaN™-Transistoren von Infineon

München, 9. August 2024 – DCDC-Wandler sind in Elektro- und Hybridfahrzeugen notwendig, um die Hochspannungsbatterie mit den Niederspannungs-Hilfsstromkreisen zu verbinden. Dazu gehören 12-Volt-Scheinwerfer, Innenbeleuchtung, Wischer- und Fenstermotoren, Lüfter sowie Pumpen, Lenkantriebe, Beleuchtungssysteme, elektrische Heizungen und Klimakompressoren mit 48 Volt. Darüber hinaus ist der DCDC-Wandler wichtig für die Entwicklung erschwinglicherer und energieeffizienterer Fahrzeuge, bei denen die Zahl der Niederspannungsfunktionen zunimmt. Laut TechInsights [1] wurde der weltweite Markt für DCDC-Wandler in Kraftfahrzeugen im Jahr 2023 auf 4 Mrd. USD geschätzt und soll bis 2030 auf 11 Mrd. USD anwachsen, wobei im Prognosezeitraum eine CAGR von 15 Prozent angesetzt ist. Hierbei spielt insbesondere Galliumnitrid (GaN) eine entscheidende Rolle, da der Halbleiter zur Verbesserung der Leistungsdichte in DCDC-Wandlern und On-Board-Ladegeräten (OBC) eingesetzt werden kann.

Vor diesem Hintergrund hat sich Vitesco Technologies, ein führender Anbieter von modernen Antriebstechnologien und Elektrifizierungslösungen, für GaN entschieden, um die Leistungseffizienz seines Gen5+ GaN Air DCDC-Wandlers zu verbessern. Mit den CoolGaN™ Transistoren 650 V der Infineon Technologies AG lässt sich die Gesamtleistung des Systems deutlich verbessern, während gleichzeitig die Systemkosten minimiert und die Benutzerfreundlichkeit erhöht werden. Dadurch konnte Vitesco eine neue Generation an DCDC-Wandlern entwickeln, die neue Maßstäbe in Bezug auf Leistungsdichte (Wirkungsgrad von über 96 Prozent) und Nachhaltigkeit für Stromnetze, Stromversorgungen und OBCs setzen.

Auf GaN basierende Transistoren bieten in Hochfrequenz-Schaltanwendungen beachtliche Vorteile, wobei jedoch die hohe Schaltgeschwindigkeit, die von 100 kHz auf über 250 kHz erhöht werden konnte, von noch größerer Bedeutung ist. Sie ermöglicht sehr niedrige Schaltverluste, auch in hart geschalteten Halbbrücken, bei minimierten thermischen Verlusten und Gesamtsystemverlusten. Zusätzlich zeichnen sich die CoolGaN-Transistoren von Infineon durch hohe Ein- und Ausschaltgeschwindigkeiten aus, außerdem werden sie in einem oberflächengekühlten TOLT-Gehäuse geliefert. Sie sind luftgekühlt, was eine Flüssigkeitskühlung überflüssig macht und damit die Gesamtsystemkosten senkt. Die 650-V-Bauteile verbessern außerdem die Leistungseffizienz und -dichte und ermöglichen eine Ausgangsleistung von 800 V. Darüber hinaus bieten sie einen Einschaltwiderstand (R _DS(on)) von 50 mΩ, eine transiente Drain-zu-Source-Spannung von 850 V, einen I _DS,max von 30 A und einen I _DSmax,pulse von 60 A.

„Wir freuen uns, dass Marktführer wie Vitesco Technologies unsere GaN-Bauteile einsetzen und ihre Applikationen innovativ gestalten“, sagt Johannes Schoiswohl, Senior Vice President & General Manager, GaN Systems Business Line Head bei Infineon. „Der ultimative Wert von GaN zeigt sich, wenn es zu einem Paradigmenwechsel kommt – so wie in diesem Beispiel des Wechsels von einem flüssigkeitsgekühlten System zu einem luftgekühlten System.“

Durch den Einsatz von GaN-Transistoren war Vitesco Technologies in der Lage, seine Gen5+ GaN Air DCDC-Wandler mit passiver Kühlung zu entwickeln, wodurch die Gesamtkosten des Systems reduziert werden konnten. Die GaN-Bauteile ermöglichen zudem ein vereinfachtes Wandler-Design und eine einfachere mechanische Integration. Dadurch können die DCDC-Wandler flexibel im Fahrzeug positioniert werden, was den Arbeitsaufwand für die Hersteller reduziert. Die Verwendung von GaN ermöglicht es außerdem, die Leistung der Wandler auf bis zu 3,6 kW zu skalieren und die Leistungsdichte auf über 4,2 kW/l zu erhöhen. Die Gen5+ GaN Air DCDC-Wandler bieten einen Wirkungsgrad von über 96 Prozent und ein verbessertes thermisches Verhalten im Vergleich zu den flüssigkeitsgekühlten Gen5-Wandlern. Sie verfügen über einen zweiphasigen Ausgang von 248 A bei 14,5 V Dauerleistung. Die Phasen können kombiniert werden, um die maximale Ausgangsleistung zu erreichen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine Phase unter Teillastbedingungen abzuschalten und die Schaltfrequenz zwischen den beiden Phasen zu verschränken. Darüber hinaus können die auf den 650-V-CoolGaN-Leistungstransistoren basierenden Wandler durch Serienschaltung der Eingänge zweier Phasen für 800-V-Architekturen verwendet werden, ohne die maximale Sperrspannung des Bauteils zu überschreiten. Die Wandler verfügen zudem über eine isolierte Halbbrückentopologie, die aus einer GaN-basierten Halbbrücke, einem vollständig isolierten Transformator und einer aktiven Gleichrichtereinheit für jede Phase besteht.

Verfügbarkeit

Die 650 V CoolGaN-Transistoren von Infineon sind ab sofort verfügbar. Weitere Informationen über die GaN-Lösungen von Infineon sind erhältlich unter www.infineon.com/gan.

Über Infineon

Die Infineon Technologies AG ist ein weltweit führender Anbieter von Halbleiterlösungen für Power-Systems und das Internet der Dinge (IoT). Mit seinen Produkten und Lösungen treibt Infineon die Dekarbonisierung und Digitalisierung voran. Das Unternehmen hat weltweit rund 58.600 Beschäftigte und erzielte im Geschäftsjahr 2023 (Ende September) einen Umsatz von rund 16,3 Milliarden Euro. Infineon ist in Frankfurt unter dem Symbol „IFX“ und in den USA im Freiverkehrsmarkt OTCQX International unter dem Symbol „IFNNY“ notiert.

Infineon wurde vom Rat für Formgebung mit dem German Brand Award als „Corporate Brand of the Year 2024“ ausgezeichnet.

Weitere Informationen erhalten Sie unter www.infineon.com

Diese Presseinformation finden Sie online unter www.infineon.com/presse

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[1] Quelle: TechInsights 2024.