Strahlungsgehärteter GaN-Treiber für Stromversorgungssysteme in der Raumfahrt

Satelliten-Stromversorgungssysteme erfordern zunehmend strahlungsgehärtete Komponenten, die eine hocheffiziente Leistungswandlung unter extremen Umgebungsbedingungen ermöglichen. Infineon Technologies stellt mit dem RIC70115 einen strahlungsgehärteten Gate-Treiber für Galliumnitrid-Hochbeweglichkeitstransistoren (GaN HEMT) vor, der für Satelliten sowie weitere hochzuverlässige Raumfahrtanwendungen entwickelt wurde. Der Baustein unterstützt sowohl Silizium-(Si)- als auch GaN-Leistungshalbleiter in High-Side- und Low-Side-Konfigurationen.

Integrierter Gate-Treiber für GaN-Leistungselektronik in der Raumfahrt
Der RIC70115 ist für Leistungswandlungsarchitekturen in Satelliten und anderen Raumfahrtsystemen ausgelegt, bei denen lange Betriebsdauer, Strahlungsfestigkeit und hohe Schalteffizienz entscheidend sind. Durch die Unterstützung sowohl von Si-MOSFETs als auch von GaN-HEMTs ermöglicht der Treiber den Übergang zu GaN-basierten Leistungsarchitekturen und bleibt gleichzeitig mit bestehenden Designs kompatibel.

Der Treiber verfügt über eine unabhängige Miller-Klemme, die parasitäres Einschalten während schneller Schaltvorgänge unterdrückt. Dadurch werden Schaltverluste reduziert und gleichzeitig die Schaltleistung erhalten. Eine Truly Differential Input (TDI)-Logik verbessert die Immunität gegenüber Gleichtaktstörungen sowie elektromagnetischen (EMI) und hochfrequenten Störungen (RFI), die in Stromversorgungssystemen von Satelliten häufig auftreten.

Integrierte Spannungsversorgung reduziert externe Komponenten
Ein integrierter Low-Dropout-Regler (LDO) erzeugt eine geregelte Gate-Treiberspannung von 4,8 V aus einer Versorgungsspannung von 5 V oder 12 V und unterstützt einen Eingangsspannungsbereich von 4,75 V bis 15 V. Die Integration des Spannungsreglers sowie der Schutzfunktionen reduziert die Anzahl externer Komponenten, vereinfacht das Schaltungsdesign und kann die Langzeitzuverlässigkeit in Leistungswandlungsanwendungen mit hohen Schaltzyklen verbessern.

Strahlungsqualifizierung für Satellitenanwendungen
Der RIC70115 erfüllt den Standard MIL-PRF-38535 und arbeitet in einem erweiterten Temperaturbereich von -55 °C bis 125 °C. Das Bauteil ist für eine Total Ionizing Dose (TID) von bis zu 100 krad (Si) qualifiziert und wurde hinsichtlich Single Event Effects (SEE) bis zu einem Linear Energy Transfer (LET) von 81,9 MeV·cm²/mg charakterisiert. Diese Spezifikationen sind auf Strahlungsumgebungen in Missionen im erdnahen Orbit (LEO) sowie auf anspruchsvollere Raumfahrtanwendungen ausgelegt.

Zusätzlich hat Infineon das Evaluierungsboard RIC70115EVAL1 vorgestellt, das die Entwicklung und Validierung von Stromversorgungssystemen für Satelliten unterstützt.

Zusätzlicher Kontext: Technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleich, die in der ursprünglichen Produktankündigung nicht enthalten waren
Strahlungsgehärtete Gate-Treiber stellen ein hochspezialisiertes Segment des Marktes für Raumfahrtelektronik dar, in dem Qualifizierungsstandards und Strahlungsfestigkeit wesentliche Auswahlkriterien sind. Im Vergleich zu herkömmlichen industriellen GaN-Gate-Treibern kombiniert der RIC70115 Strahlungsqualifizierung, integrierte Gate-Treiberspannungsregelung sowie die Unterstützung für Si- und GaN-Leistungshalbleiter in einem einzigen für Raumfahrtanwendungen qualifizierten Baustein.

Vergleichbare Lösungen werden unter anderem von Renesas (ehemals Intersil), Texas Instruments und Microchip für strahlungstolerante Gate-Treiber angeboten. Deren Funktionsumfang, Strahlungsfestigkeit und Integrationsgrad unterscheiden sich jedoch je nach Missionsanforderung. Mit der Qualifizierung nach MIL-PRF-38535, einer Strahlungsfestigkeit von 100 krad (Si), der SEE-Charakterisierung bis 81,9 MeV·cm²/mg LET sowie der integrierten Miller-Klemme und dem LDO positioniert Infineon den RIC70115 für Leistungswandlungssysteme in Raumfahrzeugen, die eine reduzierte externe Beschaltung und einen qualifizierten Betrieb in Strahlungsumgebungen erfordern.

Bearbeitet von Sucithra Mani, Redakteurin bei Induportals – mit Unterstützung von KI adaptiert.

www.infineon.com