Aplicação de transistores GAN FET, em um amplificador de áudio classe DDE 1KW
| Ano de defesa: | 2021 |
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Resumo: | With recent advances in Gallium Nitride semiconductor technology (GaN) it was possible to obtain greater applications in the power electronics market, allowing high switching speeds and high densities of power conversion by transistors, in addition to decreasing the physical volumes of these components and their sinks. This work presents an application of Transistors GaNFETin the development of a class D audio amplifier of 1KW, this aims to observe its efficiency and losses generated in the switches. In this work is also carried out a small review of topologies used in class D amplifiers. The filter developed is of the 2° LC symmetrical Butterworth type, and the slation frequency is fixed at 400KHz. In the simulation, yield of 98.9% are obtained in the amplifier and in the Total Harmonic Distortion (THD) we obtained a result of 0.14% through the emulate transistor GaNFETTHP3212PS. In the physical prototype, two GaNFETLMG3411EVM-018 modules are used, and in nominal power yields of 98.6% are obtained. The calculated losses were 14.032W and the physical losses obtained in the amplifier were 14.236W. The signal/noise ratio is obtained by FFT of the output voltage at 1KHz presenting 57.2dB. The frequency response curve is presented with a typical feature for audio projects between 20Hz to 20kHz. |
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Alves, Allyfrahy NunesOliveira Júnior, Demercil de SouzaPraça, Paulo Peixoto2021-05-17T13:02:50Z2021-05-17T13:02:50Z2021ALVES, Allyfrahy Nunes. Aplicação de transistores GAN FET, em um amplificador de audio classe DDE 1KW. 2021.208 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) –Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2021.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/58404With recent advances in Gallium Nitride semiconductor technology (GaN) it was possible to obtain greater applications in the power electronics market, allowing high switching speeds and high densities of power conversion by transistors, in addition to decreasing the physical volumes of these components and their sinks. This work presents an application of Transistors GaNFETin the development of a class D audio amplifier of 1KW, this aims to observe its efficiency and losses generated in the switches. In this work is also carried out a small review of topologies used in class D amplifiers. The filter developed is of the 2° LC symmetrical Butterworth type, and the slation frequency is fixed at 400KHz. In the simulation, yield of 98.9% are obtained in the amplifier and in the Total Harmonic Distortion (THD) we obtained a result of 0.14% through the emulate transistor GaNFETTHP3212PS. In the physical prototype, two GaNFETLMG3411EVM-018 modules are used, and in nominal power yields of 98.6% are obtained. The calculated losses were 14.032W and the physical losses obtained in the amplifier were 14.236W. The signal/noise ratio is obtained by FFT of the output voltage at 1KHz presenting 57.2dB. The frequency response curve is presented with a typical feature for audio projects between 20Hz to 20kHz.Com recentes avanços natecnologia de semicondutores Gallium Nitride(GaN) foi possível obter maiores aplicações no mercado de eletrônica de potência, permitindo altas velocidades de comutação e altas densidades de conversão de potência por transistores, além de diminuir os volumes fisicos desses componentes e seus dissipadores. Este trabalho apresenta uma aplicação de transistores GaN FETno desenvolvimento deumamplificador de áudio classe D de 1KW, este tem como objetivo de observar sua eficiência eperdas geradas nos comutadores.Neste trabalho também é realizada uma pequena revisãode topologias usadas em amplificadores classe D. A topologia utilizada neste projeto é em ponte completa com modulação unipolarrealizadapor softwaree seu controle é feito pelo compensador Proporcional Integrador Derivativo(PID)modificado. O Filtro desenvolvido é do tipo Butterworth de 2° LC simétrico, e a frequência de chaveamento é fixada em 400KHz. Na simulação são obtidos rendimento de 98,9% no amplificador e na Distorção Harmônica Total (THD) obtemos resultado de 0,14% através do transistor emulado GaN FETTHP3212PS. No protótipo físico são usados dois modulos GaN FETLMG3411EVM-018, e em potência nominal são obtidos rendimentos de 98,6%.As perdas calculadas ficaram em 14,032W e as perdas físicas obtidas no amplificador foram de 14,236W. Arelação sinal/ruído é obtido através da FFT da tensão de saída em 1KHz apresentando 57,2dB. A curva de reposta em frequência é apresentada comuma característica típica para projetosde áudio entre 20Hz à20kHz.Amplificador de Áudio Classe DGaN FETPerdas em Transistor GaN FETSimulação de Transistores GaN FETAplicação de transistores GAN FET, em um amplificador de áudio classe DDE 1KWinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82125http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/58404/2/license.txtce2f77d9db6511060b9277b356f86c2dMD52ORIGINAL2021_dis_analves.pdf2021_dis_analves.pdfapplication/pdf9148360http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/58404/1/2021_dis_analves.pdfb1cced4a5642525a75f6b8e990020df2MD51riufc/584042021-05-17 12:47:03.237oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2021-05-17T15:47:03Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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