News Übernahme: Infineon kauft GaN Systems für 830 Mio. US-Dollar

[CDLABSRadonP...]

Aha, ich sehe GaN eher im Bereich USB-Netzteile im allgemeinen (Smartphones sind nur eine einzige Gerätegattung) und Dockingstationen von Laptops zwischen 100 und 240 Watt (hoffentlich mit offiziellem USB_Standard) und künftig auch bei kräftigeren PC-Netzteilen und im Elektroauto bei Steuergeräten, die Energie sparen müssen.

Das tue ich auch. Darüber hinaus sehe ich sie (wie Du ebenfalls) auch bei PC-Netzteilen mit ihren typischen Wattkategorien. Jenseits von typischen Kategorien gab es das sogar schon: Corsairs AX1500i und 1600i basier(t)en darauf.
Aber: Nichts desto trotz kann ich verstehen, dass dies...

Bereich USB-Netzteile im allgemeinen (Smartphones sind nur eine einzige Gerätegattung) und Dockingstationen von Laptops zwischen 100 und 240 Watt

...unter anderem eben auch Assoziationen zum Laden eines Smartphonesakkus (oder insgesamt eines Akkus mit zwischen 10 Wh und 20 Wh mit 100W und höher hervorbringt.

 

[JackTheRippchen]

Kann man vielleicht parallel schalten, genau wie man Akkuzellen parallel schaltet um überhaupt diese Ladeströme zu bewältigen?

Für 800V-Fahrzeugbatterien müsstest du erstmal mindestens 2 GaN-Schalter in Reihe packen, um die Spannungsfestigkeit zu erreichen (z.B. Modular Multilevel Converter ... MMC).

P.S.: In Elektroautos wird derzeit verstärkt Siliziumkarbid verwendet, hat GaN dort weiter Vorteile oder kann man das noch nicht absehen weil GaN noch nicht auf diese Leistungen hochskaliert worden ist?

GaN bietet sich aktuell für (Hybrid-)Elektrofahrzeuge mit 12V- und 48V-Bordnetz an, als DC/DC-Wandler zwischen den beiden Spannungsebenen. Ebenso für 230V-Ladegeräte mit bis zu 3,6kW für das einfache Nachladen "überall" für Fahrzeuge mit 400V-Fahrzeugbatterie

 

[Piktogramm]

man kann ja eine beliebig viele Phasen in seine Wandler haben.

Was theoretisch geht und was praktisch sinnvoll und bezahlbar ist, sind zwei verschiedene Schuhe. Bei Mouser liegen Si N-Channel Mosfets und die Entsprechungen aus GaN Halbleiter derzeit um knapp Faktor 10 beim Preis auseinander. SiC ist da nochmals teurer, aber die Preisdifferenz ist gerade groß genug um mit GaN zwei bis drei Phasen zu realisieren zu können, bevor es wirtschaftlich unsinnig wird.

Damit definiert sich dann auch das Fenster wo GaN derzeit sinnvoll ist. Bei günstigen Produkten bei denen die Verlustleistung auch mit Si-Halbleitern klein genug ist, lohnt GaN nicht. Für Anwendungen ab 10..30kW wird GaN zu teuer im Vergleich zu SiC. Dazwischen kann GaN sinnvoll sein.

 

[Gortha]

Das ist 20-30 (oder mehr) Jahre altes Halbwissen und das noch verwässert. Was ist ein normaler Akku? NiMh, LiIonen, LiPo und LiFePO4 sind alles normale Akkusorten und doch extrem unterschiedlich.

Solltest du den Kontext gelesen haben, war klar, dass es um Li-Ion ging, meist LiPos mit einer Zellchemie, die nicht für Hochstrom ausgelegt ist. Hättest du meinen Beitrag etwas weiter gelsen, dann hättest du im letzten Teil das hier gelesen:

Es ist aber wesentlich differenzierter und komplizierter, wenn man dann sogar noch in verschiedene ZellChemie, Anodenmaterialen und Bauweisen reingeht....

Aber wer ließt einen Beitrag heute noch zu ende....


Und trotzdem gilt dass Tiefentladen, maximalen SoC laden oder "schnelles" Laden aka mit hohen Leistungen im Verhältnis zur Kapazität den Akku laden schneller degradieren läst. Das ist kein altes Wissen, das galt, gilt und wird lange so sein.

Ergänzung (3. März 2023)

Das ist 20-30 (oder mehr) Jahre altes Halbwissen und das noch verwässert.

Musste geade nochmal lachen. Wie lange gibt es Li-Ion Akkumulatoren (großflächig im Consumerberich) nochmal? ...

 

[lamda]

Was theoretisch geht und was praktisch sinnvoll und bezahlbar ist, sind zwei verschiedene Schuhe. Bei Mouser liegen Si N-Channel Mosfets und die Entsprechungen aus GaN Halbleiter derzeit um knapp Faktor 10 beim Preis auseinander.

Die kosten der power stage machen ja nicht nur die Fets.
Fet treiber, Kondensatoren und natürlich spulen/trafo sind sehr teuer

Der voreilt von GaN ist etwas Faktor 10 kleinere gate Ladung
was bedeutet das.
mit weniger Energie geschaltet werden kann (kleinere fet Treiber)
Schneller geschaltet werden kann (geringere Off time verluste)
Oder mit höherer Frequenz geschaltet werden kann.

Grade mit höher Frequenz bedeutet kleinere leichtere spulen mit weniger (oder sogar ganz ohne) feritt und kleinere Kondensatoren.

 

[Gortha]

Zum Vergleich: bei SuperVOOC werden zwei Akkuzellen statt einer benutzt, was in bei etwa gleicher Leistung die halbe Stromstärke bedeutet. Weniger Stromstärke bedeutet weniger Erwärmung beim laden. Ergo kann man für die gleiche Erwärmung mit mehr C laden.

Man merkt, dass du noch nicht richtig verstanden hast wovon du redest.
Wir reden von Akkus mit einer Nennspannung von 3,7 Volt. Ob jetzt ein Akku oder zwei in Reihe wie bei Oppo/SuperVOOC, der einzelne (Li-Ion)Akku wird mit 4,2 oder 4,3 Volt und konstant-Strom geladen. Wenn du jetzt ein Gerät hast das zwei 2500mAh (SuperVOOC) Akkus sein eigen nennt gegenüber einem Gerät mit einem 5000 mAh Akku, beide Geräte werden mit 10 Watt geladen, dann macht es von der Erwärmung der Akkus (fast) keinen Unterschied. Die beiden kleineren 2500 mAh Akkus müssen den Strom genauso konsumieren wie der große 5000 mAh Akku.
Was Oppo hier mit SuperVOOC erreichen will, ist wie bei Quickcharge die Ladeleistung über das Kabel zu erhöhen.

Dann wird noch passiv gekühlt und die Temperatur und Verschleiß getrackt. Und dann noch x kleinere Änderungen und voila, 1,5 bis 2 C sind machbar, ohne das reihenweise Smartphones explodieren. 50% Ladung in 30min entspricht ~1,5C, das schaffen einige normale Smartphones, wenn das Ladegerät genug Energie liefern kann.

Sicher wird das gemacht aber die Kühlung die möglich ist, ist ein Witz in Smartphones bis nicht vorhanden. Deswegen sind die Akkus dann eben wärmer als gesund ist und damit altern diese noch schneller.
Ab 25Watt ist es einfach nur noch grenzwertig bei den meisten Handys. Würde ich nicht machen, da mein Akku lange bis ewig halten soll.

 

[john.smiles]

Musste geade nochmal lachen. Wie lange gibt es Li-Ion Akkumulatoren (großflächig im Consumerberich) nochmal? ...

2000 kam das Nokia 3310 raus, das hatte einen Li-ionen Akku. Ebenso mein alter IBM T21. Und das ist schon 22 Jahre her. Google sagt: "Auf Basis von Goodenoughs Kathode entwickelte Akira Yoshino 1985 die erste kommerziell einsetzbare Lithium-Ionen-Batterie."

Man merkt, dass du noch nicht richtig verstanden hast wovon du redest.

Ich kapituliere, macht keinen Sinn mit dir zu sprechen.

Würde ich nicht machen, da mein Akku lange bis ewig halten soll.s gesund ist und damit altern diese noch schneller.

Du bist auch nicht die Zielgruppe, sondern die Personen, die ihr Handy so lange benutzen, das sie mit den Akkukapazitäten nicht nicht mehr zurecht kommen und möglich schnell aufladen wollen. Ob der Akku leidet, ist denen so egal wie einem SUV Fahrer die Umwelt.

 

[Piktogramm]

Die kosten der power stage machen ja nicht nur die Fets.
Fet treiber, Kondensatoren und natürlich spulen/trafo sind sehr teuer
[...]

Da ich mich auf einen Beitrag bezog der sinngemäß lautete: "Mit GaN kann man auch große Leistungen realisieren, wenn man viele Phasen nimmt"
Das wird nicht besser, mit mehreren Phasen und GaN Mosfets, eben weil noch Kosten für Peripherie anfallen. Spätestens wenn man da irgend ein Design baut, welches mit 4 GaN Mosfets größere Leistung schaltet [1], muss man sich eben schon fragen, wieso man das nicht auch mit SiC abfackelt.

[1]Überschlagshalber sind 4Phasen mit GaN im Bereich 50..100kW. Im Alltag von Endverbrauchern kann man damit bzw. Weniger ja wirklich alles erschlagen, außer die Anforderungen von BEV.

 

[TenDance]

Für 800V-Fahrzeugbatterien müsstest du erstmal mindestens 2 GaN-Schalter in Reihe packen, um die Spannungsfestigkeit zu erreichen (z.B. Modular Multilevel Converter ... MMC).

Wobei die 800V auch nicht zwingend notwendig sind. Ein EQS fährt auch "nur" mit 400V System und die Ladekurve ist, über die Ladedauer, besser als z.B. Hyundais 800V-System. Klar ist der peak niedriger, aber imho sind die 800V für Pkws derzeit overkill, da eine 60kWh-Batterie völlig ausreichend wäre wenn man die durchschnittliche Ladeleistung in Richtung 150kW/h schieben und dafür den effektiven Verbrauch bei Tempo 130 km/h in Richtung 15 kWh/100km drücken könnte.
Immer größere Batterien mit immer höheren Ladeleistungen sind der falsche Weg.

Ergo wirkt GaN aber interessant um ein Ladekabel zu konstruieren welches "zur Not" auch an einer CEE-Steckdose oder Haushaltssteckdose laden kann, respektive mittels kompaktem Adapter. Derzeit hat man ja, möchte man das, zwei Ladekabel dabei.
Das Habu geht ja schon in die Richtung, was fehlt ist eben der Adapter für die Steckdose (SchuKo, der britische safety plug, CEE, je nachdem wo man ist).

 

[AGB-Leser]

Ich glaube der Vorteil vom 800V-System besteht vor allem im halben Leitungsquerschnitt. Den Rest macht der Wechselrichter. Motoren laufen ja mit Strömen, weniger mit Spannung.

Einfache Rechnung: Bei einer Dauerleistung von zB 150kW braucht man bei dem 400V (375A) ca 95°, während man beim 800V-System (188A) 35° braucht. Ich weiß, die Tabelle gilt eigentlich für Vorsicherungen beim Wechselstrom, aber beim Gleichstrom ist es sogar noch etwas mehr. Und die Verlegung ist bei 35° wesentlich leichter. Auch im weiteren Aufbau innerhalb des Akkumoduls spart man Querschnitt