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2018年5月12日 (土)

LT4320+GS61008T(GaN)_組立編

ここの解析でGaNがLT4320基板で使えるかもしれないとのことから

BunpeiさんからLT4320基板にGaN Transistorを実装できないかと相談がありました。


GaNはGS61008T-E01-MRを12個送っていただきました。
LT4320基板にGS61008Tを4個実装したのを2セット作ります。
4個は駄賃で頂戴しました(ありがとうございました)
GS61008Tは性能優先のユニークな形状をしていました。
左の写真は露出した放熱用ソース・パッドでここに電流は流してはいけないそうです。
右の写真でゲート端子は左右二箇所あるので配線時に融通が利きます。

20180512_080834

実装してみました。
ドレーンは基板に直付けしてソースは銅箔で配線しました。
GS61008Tのパッケージはロー・インダクタンスです。
銅箔は追加のインダクタンス成分を抑える目的です。
GS61008Tはゲート電圧に制限がありますのでツェナーダイオードで保護しています。
組み上げた後に500mA流した時のドロップ電圧は26mVでした。
Cool GaN_Transistor Bridgeの完成です。

20180512_082031

組み立て後にゲート電圧をチェックしようとしましたがスコープの不用意なプロービングで
LT3042を壊してしまいました。気をつけてください。
Analog Discoveryのオシロスコープを差動モードで測定すると良いと思いますが
試していません。
おわり

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16.アナログ回路(Tips)」カテゴリの記事

コメント

この度は特別にFET素子として通常のSiではなくGaNの素子を使用した、LT4320による理想ダイオードブリッジ整流基板をご製作頂き誠にありがとうございました。
これを中島千明さんES9038Pro Dual Mono DACのディジタル周りの+5V電源に適用してみました。コンデンサインプットで、レギュレータは普通のTPS7A400です。従来は同じGaN素子のBody Diode接続でした。
結果は自己最高記録更新の聴感上の音質改善となりました。ノイズ感がさらに減って分解能が向上し、女性ボーカルの滑らかさとパーカッションのスピード感とエネルギー感が並立するという素晴らしい結果が得られました。全てのジャンルの音楽でより良い音楽が感じられます。まさに今回の基板の手配線の美しさと限界の性能を追求される姿勢が音になったような感覚です。
またGaN素子を使った理想ダイオード整流ブリッジ回路の実装は世界で初めてではないでしょうか。
今回の心のこもった試作に対して深く感謝御礼申し上げます。

極簡単ではありますが、diyAudioのフォーラムで紹介させて頂きました!

http://www.diyaudio.com/forums/power-supplies/319082-applying-gan-transistor-replacement-sic-rectifier-3.html#post5431140

BunpeiさんとKonさんとのGaN素子のBody Diode接続での整流回路も世界初なら
GaN素子を使った理想ダイオード整流ブリッジ回路の実装も世界で初めてだと思います。
当方にはとても思いつかない発想です。
満足出来る結果が得られてお手伝い出来た介がありました。
diyAudioで写真を拝見しました。
プレゼントしていただいたEvansのハイブリッド・キャパシタは近々に測定してアップします。
重ね重ねのお気遣いに感謝、感謝です。

ここに使っているツエナーダイオードは5Vぐらいのものですか?

今回のGS61008T専用のLT4320コントロール基板を頒布される予定はありませんかw
もし頒布されれば30枚ほど購入したいですが。

Mouserなどの分類だとGS61008TはMOSということになっているのでGaNをソース、ドレイン電極に使ったMOSなんだろうと適当に思っていましたがGaN systems社のPDF資料を読んでみたら純粋なHEMTなんですね。VGSが負バイアスでも導通していたり使用電圧範囲をちゃんと嵌め込んだりと使いこなしが難しそうですがLT4320が旨くコントロールしてくれさえすれば整流器としての性能は良いだろうなと俄然興味が湧いてきました。

tetuさん
ZDは5.6Vを使用しました。
Bunpeiさんから要望があり頒布の予定はありますが少し時間を頂戴します。
もしご自分で設計される時は下記のアプリケーション・ノートが参考になります。
GN001 Application Guide
Design with GaN Enhancement mode HEMT

Hazaraさま
頒布予定ありということでそれを待ちたいと思います。慌ててやると色々危なそうなのでじっくりやることになります。30枚予約します。

上記で『PDF資料を読んでみたら...』というのはGN001の日本語版でした。改めて英語版の方も斜めに見てみましたら若干中身が違いますね。グラフなどは日本語の方が合ってるようですが説明は英語の方が分かりやすかったりw もう一度両方とも付き合わせて読む必要がありそうですw

LT4320の内部回路がどういうものかという資料をご存知ないですか?もともとMOSを装着するのを想定しているようなのでHEMTだと動作範囲が若干異なるのでLT4320が変な領域で誤動作しないかしらという一抹の不安があります。GN001の中にGaN Systems社が検証し推奨するドライバ/コントローラのリストがありますがここにLT4320は顔を出してないですしね。

tetu様
ご予約ありがとうございます。
GN001の日本語版を知りました。
LT4320の内部回路は僕も知りたいところです。
LT4320はMOS FETを想定してゲート電圧はトップサイドとボトムサイドが
それぞれ6.6V`10.8V,7.0V~12Vとなっており負のドライブ電圧はありません。
ということで5.6VのZDでクランプさせゲート耐圧保護としました。
シリーズ抵抗は75Ωですが
スピードは要求されていませんのでもっと大きくしても良いかもしれません。
GN0001のゲートドライブに関するアプリケーションノートは
MOS FET用ゲートドライブICも電源電圧を管理またはゲート電圧クランプ回路を併用すると使えますよ。
ということを書かれていると理解しています。
何かお気付きのことがありましたら基板設計に反映せますのでよろしくお願いいたします。

Hazaraさま

Resありがとうございます。
VGSの方もさることながらVDSの方が危険なんじゃないかしらと思っています。余り未だ深く考えていないので間違っている可能性も大きいのですが、GS61008Tの第1象限の特性はMOSと似たような特性をしていますが第3象限が異なりますよね。このLT4320コントローラは、整流回路の場合、VDSがマイナス10Vや20VぐらいではVGS=0VにしておけばIDSは流れませんよという前提で動作しているのではないかと予想しているのですが、GS61008Tの場合は逆方向のVDSがある閾値を超えるとIDSがつーつーに流れますよね。トランスの電圧を見ながらHEMTの型番を選択するとかいう面倒な手間があるのかなと。特性さえ良ければ面倒は敢えて掛けるのにやぶさかではないのですが。

私、間違ってましたねorz
MOSの第3象限は考えたことなかったので今回よくよく考え直してみましたらVGS=0VでVDSを -Vtよりマイナス側に持っていけばIDSは流れ始めますね。IDS=0どころではなかったですw HEMTの特性と定性的には似たり寄ったりですかね。カーブは若干違うかもしれませんが。先ほどのRESは忘れてください。

tetu様
了解しました。
ブログにはMOS FETと比べた結果をアップしました。
アッパーサイドのフローティング・ゲート波形が同じになるように出力キャパシタを選んで見ました。
LT4320の等価回路がわからないのでトライ&エラーの結果です。

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