Enhancement mode HEMT Gallium-Nitride-on-silicon (eGaN)

[acoustics]

Class D

Mεταξύ των παραδοσιακών προβλημάτων είναι ο παρατηρούμενος υψίσυχνος θόρυβος (hiss) , καθώς και οι υψηλότερης περιττής τάξης παραμορφώσεις (μη γραμμικότητες), λόγω της εφαρμοζόμενης διαμόρφωσης PWM, αλλά και του εισαγόμενου νεκρού χρόνου (dead time) των διακοπτών MOSFET, τεχνική που εφαρμόζεται για την αντιμετώπιση του ρεύματος βραχυκύκλωσης (shoot-through current). Άλλες πηγές παραμόρφωσης είναι το μη ακριβές ταίριασμα του χρόνου ανόδου και καθόδου των παλμών εξόδου, ο μη ακριβής χρονισμός των κυκλωμάτων οδήγησης πύλης των ενισχυτικών στοιχείων εξόδου, καθώς επίσης η μη γραμμικότητα του παθητικού φίλτρου εξόδου LC.

Εδώ, έρχεται η κατάλληλη εφαρμογή αρνητικής ανάδρασης, μέσω βρόχου υψηλού κέρδους, για την καταπολέμηση του θορύβου και της αρμονικής παραμόρφωσης. Όμως, η εφαρμογή πολύ μεγάλου ποσοστού αρνητικής ανάδρασης μπορεί να εισάγει παραμόρφωση μεταβατικών (TIM), αντιληπτή ως σκληρότητα που καλύπτει τις λεπτομέρειες του σήματος. Το φαινόμενο είναι ιδιαίτερα έντονο όταν χρησιμοποιούνται διακοπτικά ενισχυτικά στοιχεία MOSFET πυριτίου (με σχετικά υψηλότερη ωμική αντίσταση σε κατάσταση αγωγής και πολύ υψηλό φορτίο αποθήκευσης).

Πρόσφατα, έχει αρχίσει η υιοθέτηση των νεότερων ενισχυτικών στοιχείων FET νιτριδίου του γαλλίου, ειδικότερα της κατηγορίας Enhancement mode HEMT Gallium-Nitride-on-silicon (eGaN). Αυτά, φαίνεται να επιτυγχάνεουν πολύ χαμηλότερες απώλειες και ανώτερες επιδόσεις αρμονικής παραμόρφωσης, εφαρμόζοντας ηπιότερη αρνητική ανάδραση και υψηλότερη διακοπτική συχνότητα με πολύ σύντομο νεκρό χρόνο (dead time).

Ποιες εταιρείες διαθέτουν σήμερα προϊόντα με eGaN FET, αντί των παραδοσιακών MOSFET?

Η οποιαδήποτε απόκλιση του διακοπτικού παλμού από την ιδανική τετραγωνική μορφή, αυξάνει την παραμόρφωση, τις απώλειες ισχύος, τον κωδωνισμό των παλμών και τις παρεμβολές EMI.

 

[m1ts0s]

https://www.merrillaudio.net/for-immediate-release-3rd-may-2019/

Στις τιμές τους βέβαια καλύτερα να πάρεις αμάξι.

 

[acoustics]

https://www.merrillaudio.net/for-immediate-release-3rd-may-2019/

Στις τιμές τους βέβαια καλύτερα να πάρεις αμάξι.

Φυσιολογικά, η συγκεκριμένη τεχνολογία αναμένεται να διαδοθεί και να αντικαταστήσει όλες τις τάξεις λειτουργίας των ενισχυτών σε όλες τις εφαρμογές...

 

[m1ts0s]

Ναι οκ, απλώς το θέμα ενίσχυση στο χώρο του ήχου είναι πάνω κάτω λυμένο.

 

[acoustics]

H class D έχει καταλάβει τις περισσότερες εφαρμογές γύρω μας ... απλά φαίνεται ότι υπάρχουν κάποια θέματα που μπορούν να βελτιωθούν ακόμη ...

 

[m1ts0s]

Στον ήχο; Δεν είμαι σίγουρος πόσο νόημα έχει πλέον.

hint: είναι βέλγος, του αρέσουν εμπριμέ πουκαμισάκια, στον ελεύθερό του χρόνο σχεδιάζει feedback loops.

 

[acoustics]

Aυτός άραγε έχει σχεδιάσει κάτι με GaN FET?

 

[m1ts0s]

" Where is class D heading? Where are further improvements going to come from? There are companies which now use gallium nitride transistors and are pushing the switching speed into the MHz region. Is this the way forward in your view?

Bruno: Well, with the sort of audio performance we’re getting I’d say that we’re asymptotically approaching “perfect”. One could argue that we passed the point of diminishing returns a few years ago already. I’m not saying that a next step won’t have any audible benefits, but in the grander scheme of things, the margin is shrinking.

Lars: That’s if you stick to audio performance alone. Otherwise we wouldn’t have bothered going to class D to begin with. You don’t do that for audio quality. You do that to get better efficiency, make the amp smaller and yadda. And then you get a new set of problems to fix, such as what it sounds like. And then there’s reliability, manufacturability and so on. I wouldn’t say that GaN is going to be the answer to those things, and neither is upping the switching frequency.

Bruno: Well for a given efficiency you could probably increase the switching rate, but if I’m going to shell out as much for a pair of FETs as what you’d normally pay for the whole amp, I’d rather benefit from that in terms of higher efficiency. Of course, not everyone is able to make that choice. I’ve spent my career honing control loops, most audio designers haven’t and so have to rely on simpler control loops. In that case, increasing the switching frequency is definitely helpful to reduce distortion.

Lars: We’re as fanatic about audio quality as anyone else, but because we’ve got feedback down to a T now we’re not forced to resort to higher switching frequencies.

Bruno: If we need to be geeky and I guess that the folks who are going to read this interview can handle that -eh Thomas?- lets grab the specs for the FET in our 400W Eigentakt module and its closest GaN equivalent. So that’s the FDP42AN15A0 (OnSemi) on our left and the EPC2033 on our right. Rdson: 36mOhm vs 7mOhm. Clear win for GaN here.

Lars: It’s also got a higher current rating (24A vs 48A) so if we want to be fair we should be scaling by about 2:1

Bruno: Oh erm well, that’s still a minor win for GaN because after scaling it’d come up at 14mOhm. Gate charge is of course magnificently low (30nC vs 6nC after scaling) so driver losses would be low and you can turn them on fast. GaN also has zero Qrr so you can do that if you want. But the main thing that sticks in my throat here is output capacitance. Our good old FDP42, which is from 2002 mind you, has an output capacitance at 100V of 70pF whereas the EPC device puts in a whopping half nanofarad (or 250 puff after scaling). That means your idle losses will go up, or you will have to increase dead time to allow the output inductor to recover the extra stored energy at its leisure. And isn’t it just idle losses that more or less determine real-life power consumption in full? And if power consumption isn’t something to care about, why not just stick with class A…?

Lars: And high dead time combined with high switching frequency sounds even less attractive. That just increases open-loop distortion.

Bruno: In applications like motor controllers and high density SMPS GaN and SiC devices are a breakthrough, mind you. It’s just that audio is this weird application where average power is very low and where dead time actually affects performance.

Lars: And GaN is going to mature so this picture is bound to shift at some point. Just not now.

Bruno: True. On the other hand, silicon is doing the same. More recent devices are getting frightfully close to GaN. Sadly they only come in SMD packages that require fairly expensive methods to get the heat out. Like most GaN devices. It looks terribly ancient, but the good old TO220 package is still a neat compromise in terms of performance for the price.

Lars: It’s just a game of tradeoffs. The fact that we’re using normal parts, and the reason why we chose to do so doesn’t make for a sexy story. We all like to believe in a magic bullet but when you’re an engineer you have to make choices based on tangible grounds. So the sexy story we’re trying to push about Eigentakt is that we think it’s a bloody clever design."

Από εδώ:

https://audiophilestyle.com/ca/bits...eaders-qa-with-lars-risbo-bruno-putzeys-r815/

 

[Σταύρος Λαγκαδιανός]

είναι βέλγος

Είχα την εντύπωση ότι είναι Ινδός (άλλο αν πολιτογραφήθηκε Βέλγος)

Η προηγούμενη γενιά ενισχυτών του είχε λάβει πάρα πολύ κολακευτικές (υποκειμενικές) κριτικές. Δεν ξέρω όμως τι υλικό χρησιμοποιούσε.

 

[costas EAR]

Χυσαμολίνη.

Δεν έχει νόημα..

 

[Petros_Dalipis]

Είχα την εντύπωση ότι είναι Ινδός (άλλο αν πολιτογραφήθηκε Βέλγος)

Η προηγούμενη γενιά ενισχυτών του είχε λάβει πάρα πολύ κολακευτικές (υποκειμενικές) κριτικές. Δεν ξέρω όμως τι υλικό χρησιμοποιούσε.

Δε λέει για αυτόν! Για τον Πούτση λέει.

 

[m1ts0s]

Ο Μπρούνο δεν είναι Ινδός, αλλά με τις πουκαμισιές που φοράει φαίνεται για τύπος που άραζε Γκόα δεκαετία 90.

 

[acoustics]

LSA Electronics

https://www.underwoodhifi.com/products/lsa-electronics

Orchard Audio

https://orchardaudio.com/bosc#89eb08be-fe43-4538-b05d-b1f80fe155eb

 

[Petros_Dalipis]

Ναι, αυτοί έχουν καλύτερο παλμό. Είναι γεγονός. Φαίνεται και από το σχέδιο που δημοσιεύουν. Κατά πόσο όμως αυτή η διαφορά στον παλμό κάνει διαφορά στον ήχο; Πολύ; Λίγο; Ελάχιστα;
Μην ξεχνάμε ότι μιλάμε για παλμούς πολλών KHz που διαμορφώνουν το σήμα, που όμως περνάει και από το φίλτρο εξόδου. Το οποίο και κάνει τη μεγαλύτερη διαφορά στον ήχο.