11 COMPONENTES Figura 7: En las aplicaciones de 5 V se puede usar una bomba de carga con un circuito integrado estándar de control de puerta de 5 V para conmutar los dispositivos BiGaN a conducción y corte. conmutación de Texas Instruments y los circuitos integrados de gestión de la alimentación (PMIC) de Qualcomm son apropiados para controlar BiGaN. La tensión de la puerta necesita estar como mínimo Vth (~1,7 V) por encima del Drenador1 o el Drenador2 para que un dispositivo BiGaN pase a conducir. Para desconectarlo y bloquear el flujo de corriente en ambas direcciones, las tensiones de la puerta y del drenador (VGD1 y VGD2) deben estar por debajo de Vth. Al llevar la puerta a tierra se desconecta un dispositivo BiGaN. En aplicaciones de 5 V se puede usar una bomba de carga para controlar BiGaN (Figura 7). La tensión de la puerta será cero cuando EN está en estado bajo y el BiGaN se desconectará. Cuando EN esté en estado alto, la tensión de la puerta se llevará hasta VIN + 5 V, el BiGaN pasará a conducir y VOUT será igual a VIN. En aplicaciones distintas a los smartphones no se suelen emplear circuitos integrados para controlar la puerta a 5 V. Estas aplicaciones usan drivers con una tensión de unos 10 V que se han diseñado para conseguir la RDS(on) más baja de los MOSFET de silicio. Esos drivers no se pueden usar directamente para controlar HEMT de GaN porque la tensión de control excede el valor máximo admitido por la puerta. En estas aplicaciones se puede utilizar un circuito de enclavamiento en el que los diodos Zener (D1 y D2) se emplean para limitar VGD por debajo de 6 V (Figura 8). Los diodos D4 y D5 tienen una tensión de ruptura superior a 40 V para proporcionar el bloqueo entre drenador y puerta. CONCLUSIÓN La disponibilidad de GaN sobre silicio con un alto rendimiento y un bajo coste ha permitido el desarrollo de dispositivos BiGaN que pueden mejorar el funcionamiento de los circuitos de conmutación destinados a dispositivos como los smartphones que se alimentan con varias fuentes, los interruptores de carga en el lado de alto potencial, la protección frente a sobretensiones en puertos USB y otras aplicaciones similares. Como se ha explicado, BiGaN es fiable y fácil de usar. En smartphones, BiGaN admite la carga rápida con menores aumentos de la temperatura si se compara con soluciones basadas en MOSFET de silicio conectados en oposición. Además, el pequeño tamaño de la solución basada en BiGaN permite colocar los dispositivos en el terminal, en lugar del cargador, para controlar la carga de la batería y descargar corrientes. Extraer esa función del cargador puede facilitar que el tamaño del cargador sea menor. BiGaN es un desarrollo revolucionario que abre la puerta a nuevos paradigmas de diseño. Figura 8: Se puede utilizar un circuito de enclavamiento con diodos Zener para controlar dispositivos BiGaN; los drivers de puerta con una tensión más alta se suelen usar para controlar MOSFET de silicio.
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