Minimização dos efeitos de elementos parasitas em circuitos de Double Pulse Test para GaN HEMT

Fabiano Mendes Ribeiro; Rodrigo Heinrich; Yales R. Novaes

doi:10.18618/REP.e202541

Authors

Fabiano Mendes Ribeiro Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0009-0004-5997-6670
Rodrigo Heinrich Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0009-0000-4479-9692
Yales R. Novaes Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0002-0958-6891

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.e202541

Keywords:

Teste de pulso duplo, DPT, banda larga, WBG, efeitos parasitas, transistores de GaN

Abstract

O presente trabalho busca apresentar pontos críticos existentes no desenvolvimento de protótipos Double Pulse Test (DPT) para caracterização de interruptores de GaN. O estado da arte é abordado com foco na exposição dos tipos do interruptor de GaN e suas características físicas. É explicado o funcionamento do circuito DPT e a forma como ele é utilizado para os testes do interruptor. O layout da primeira versão do protótipo é desenvolvido e os componentes são selecionados visando minimizar elementos parasitas. A partir dos resultados do primeiro protótipo, um segundo circuito DPT mais compacto é desenvolvido para reduzir indutâncias das trilhas e quantidade de componentes. Essas melhorias impactam no sinal de sobretensão e oscilações do interruptor de GaN sob teste. Uma terceira versão, mais compacta do circuito DPT é desenvolvida em configuração Meia Ponte, substituindo o diodo de roda livre de SiC por um interruptor de GaN, com as mesmas características do dispositivo sob teste, para comparação com os protótipos anteriores. Detalhes experimentais dos três protótipos são apresentados. É evidenciado o impacto nas transições turn-off e turn-on para os níveis de tensão de 200 V e corrente de 10 A, bem como o tempo de transição durante as comutações para as três implementações de circuito DPT, com correntes de 1 a 10 A e tensões de 100 V, 200 V e 275 V. Também é detalhado o modo de condução reversa do protótipo DPT Meia Ponte para 10 A e 100 V.

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Author Biographies

Fabiano Mendes Ribeiro, Universidade do Estado de Santa Catarina

nascido em Jaraguá do Sul/SC, em 1992. Recebeu o título de engenheiro eletricista do Centro Universitário Católica de Santa Catarina, Campus Jaraguá do Sul (CATOLICA-SC) em 2015, concluiu o mestrado em Eletrônica de Potência pela Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC) em 2020. Áreas de interesse: processamento de energia elétrica, retificadores com elevado fator de potência, sistemas de geração de energia elétrica e sistema eletrônicos microcontrolados.

Rodrigo Heinrich, Universidade do Estado de Santa Catarina

nascido em Rio do Sul/SC, em 1995. Possui metrado na área de Sistemas Eletroeletrônicos com foco em Eletrônica de Potência pela Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC-CCT, 2018-2020) e graduação em Engenharia Elétrica nessa mesma instituição (UDESC-CCT, 2013-2017). Atuou como pesquisador no projeto “Controles eletrônicos avançados aplicados a sistemas de refrigeração” com a empresa EMBRACO (UDESC/EMBRACO, 2018/2020). Doutorado em andamento na Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC-CCT, 2021-). É engenheiro eletricista na CELESC Distribuição. Atua principalmente nos seguintes temas: retificadores para correção de fator de potência, elementos magnéticos para conversores estáticos e conversores CC-CC.

Yales R. Novaes, Universidade do Estado de Santa Catarina

nascido em Indaial/SC, em 1974. Recebeu o título de engenheiro eletricista da FURB em 1999, concluiu mestrado em Eletrônica de Potência pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC-INEP) em 2000, atuou como pesquisador em 2001 junto ao INEP-UFSC e concluiu o doutorado em Eletrônica de Potência em 2006 nessa mesma instituição. De 2006 a 2008 realizou Pós-doutorado na EPFL-Universidade Federal de Lausanne – Suíça (LEI). De 2008 a 2010 atuou como pesquisador

em sistemas de Eletrônica de Potência na empresa ABB Corporate Research

– Switzerland. Áreas de interesse: processamento de energia solar fotovoltaica, conversores modulares multiníveis (MMC), retificadores com elevado fator de potência e conversores de elevado ganho. Atualmente é professor titular no departamento de engenharia elétrica da UDESC em que atua desde 2010. Em 2022/23 realizou estágio pós-doutoral no PEM da UoN - Universidade de Nottingham, Inglaterra.

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