Off-Grid Commercial LED Driver Optimization using GaN Transistors

Duarte, Renan R.; Pereira, Guilherme Gindri; Costal, Marco A. Dalla; Barriquello, Carlos Henrique; Alonso, J.M.

doi:10.1109/ias.2018.8544686

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“…O circuito eletrônico tomado como exemplo prático para a validação da simulação e desempenho térmico dos semicondutores GaNé um conversor Boost que processa uma potência elétrica de 100W , apresentado anteriormente por Duarte et al (2018)(Figura 1). Esse conversor utiliza semicondutores GaN e opera numa frequência de comutação de 1M Hz.…”

Section: Topologia Do Circuito E Descrições Geométricasunclassified

“…Vistas superior (a) e inferior (b). Duarte et al (2018).É importante salientar que a geometria completa do dispositivoé bastante complexa e o desenvolvimento integral de todos os seus componentes, trilhas, conectores e outros poderiam causar dificuldades na solução do problema e maiores custos computacionais. Assim, cabe ao projetista fazer uma filtragem geral dos componentes geométricos de maior relevância visando simplificações geométricas.…”

Section: Topologia Do Circuito E Descrições Geométricasunclassified

“…Essa topologia de circuitoé típica devido a sua simplicidade e alta eficiência. Conforme Duarte et al (2018), os interruptores S H e S L , juntamente com o indutor L I são responsáveis por mais de 80% das perdas no circuito. Assim, optouse por desprezar os efeitos dos demais componentes para simplificar a geometria do circuito e consequentemente o custo computacional.…”

Section: Topologia Do Circuito E Descrições Geométricasunclassified

“…Mantendo a atenção para as interfaces do tipo fluido -sólido, pois nelas, como na borda das paredes, deve ser configurado o atrito que ocorre entre o fluido (Ar) e os sólidos em questão.Para o caso em questão, foram definidas as potências dissipadas em cada elemento com base nos valores encontrados emDuarte et al (2018) e as condições iniciais da simulação. Essas configurações serão exibidas no próximo capítulo juntamente com as propostas de arrefecimento para o conversor Boost utilizado.…”

unclassified

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Análise e Projeto Térmico para Conversores Eletrônicos Baseados em Semicondutores GaN Utilizando Engenharia Assistida por Computador

Campos

Bender

Duarte

et al. 2020

Anais Do Congresso Brasileiro De Automática 2020

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A generalização para modelagem numérica utilizando engenharia assistida por computador (Computer-aided engineering – CAE) para sistemas físicos fez com que esta se tornasse uma das melhores formas para a solução de problemas em uma variedade de disciplinas de engenharia, por exemplo eletromagnetismo, transferência de calor e dinâmica dos fluidos. Neste trabalho propõe-se a utilização da CAE para a simulação térmica de conversores estáticos que utilizam semicondutores de nitreto de gálio (GaN). Uma placa de circuito impresso (PCB) do conversor foi construída e testada para estabelecer o desempenho da linha de base do projeto. Esse é analisado com um ciclo de pré-processamento, solução, análise dos resultados e atualização do modelo até que os resultados corroborem para o arrefecimento do dispositivo. Como exemplo prático para validações das simulações e desempenho térmico dos semicondutores GaN, utilizou-se um conversor Boost de 100W. Com isso, espera-se desenvolver, de forma iterativa, um sistema de dissipação de calor para evitar o sobreaquecimento dos componentes deste circuito, reduzindo os custos e o tempo necessários para o desenvolvimento de soluções para o gerenciamento térmico destes conversores, tornando o desenvolvimento de conversores eletrônicos mais rápido e otimizado.

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Section: Topologia Do Circuito E Descrições Geométricasunclassified

unclassified

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Análise e Projeto Térmico para Conversores Eletrônicos Baseados em Semicondutores GaN Utilizando Engenharia Assistida por Computador

Campos

Bender

Duarte

et al. 2020

Anais Do Congresso Brasileiro De Automática 2020

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“…Dispositivos GaN também tornam possível a miniaturização dos sistemas eletrônicos, visto que apresentam maiores densidades de potência que seus pares de silício [19]. Esta miniaturização pode, inclusive, acarretar na redução de custos do produto [20]. Quando avaliado juntamente com custos associados a sistemas de dissipação de calor, por exemplo, o investimento inicial na tecnologia GaN mostra-se vantajoso.…”

Section: Introductionunclassified

Sistema de Iluminação Autônomo de Estágio Único Baseado em Transistores GaN

Duarte¹,

Campos²,

Costa³

et al. 2019

Eletrônica de Potência

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Resumo-Eficiência é um fator chave para o desenvolvimento de sistemas de iluminação autônomos. Devido à separação temporal entre geração e consumo de energia em sistemas autônomos de iluminação pública, um conversor estático se faz necessário para a gestão energética das diferentes funções do sistema. Este artigo propõe uma solução de estágio único com transistores GaN. Obedecendo certos requisitos com relação aos níveis de tensão, esta topologia permite a conexão paralela entre painel fotovoltaico e carga LED, eliminando a necessidade de relés tipicamente utilizados em outras soluções e reduzindo custos e a complexidade do sistema. Um protótipo de 100 W foi desenvolvido e avaliado. No modo carregador de bateria, o circuito opera em 250 kHz e apresenta eficiências maiores que 92% em toda a faixa de potência com um valor máximo de 97,3%. No modo driver de LED, a frequência de operação escolhida foi de 345 kHz e uma eficiência máxima de 95,8% foi obtida. Palavras-chave-Conversores CC-CC. Diodos Emissores de Luz. Nitreto de Gálio. Sistemas Autônomos.

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