Rutronik Application Kit - RAK-GaN für hocheffiziente Motorsteuerung und Power-Conversion

Das neue Rutronik Application Kit „RAK-GaN“ ist eine hochmoderne Plattform zur Evaluierung effizienter Motorsteuerungs- und Power-Conversion-Konzepte auf GaN-Basis. Als erstes kompaktes GaN-basiertes Anwendungs-Kit seiner Klasse ermöglicht es Entwicklern, moderne Hochfrequenz-Schaltkonzepte zu evaluieren, zu analysieren und zu optimieren.

Kernelement ist die neue Mikrocontroller-Familie PSOC™ Control auf Basis eines Arm® Cortex®-M33, die schnelle Schaltfrequenzen und leistungsfähige Regelalgorithmen für Motorsteuerungs- und Power-Conversion-Anwendungen ermöglicht. GaN-HEMTs sorgen für höchste Effizienz bei minimalen Schaltverlusten und reduzieren Systemkosten.

Das Kit zeichnet sich zudem durch 48-V-Motoransteuerung und DC-DC-Power-Conversion, Inrush-Current-Protection mit LinearFET2, Strommessung über TMR-Sensoren, ein isoliertes Debug-Interface, CAN-FD-Anbindung sowie flexible Mess- und Modifikationsmöglichkeiten aus.

Darüber hinaus bietet das Kit zahlreiche Schnittstellen für Entwicklung und Evaluierung, darunter HALL- und Encoder-Interfaces, eine isolierte Debug-Schnittstelle für Programmierung und GUI-basierte Steuerung sowie eine CAN-FD-Schnittstelle zur Erweiterung der Testmöglichkeiten. Die kompakte Baugröße und Kompatibilität mit Arduino-basierten Erweiterungsboards erleichtern zudem die Integration zusätzlicher Funktionen und machen das RAK-GaN zu einer vielseitigen Plattform für moderne GaN-basierte Leistungsanwendungen.

Das Herzstück des Systems ist die Infineon PSOC™ Control C3M5 Digital Power Control Card mit PSOC™ Control Mikrocontroller auf Basis eines Arm® Cortex®-M33. Die MCU wurde speziell für anspruchsvolle Motor-Control- und Power-Conversion-Anwendungen entwickelt und ermöglicht durch Features wie HRPWM mit <100 ps Auflösung, 12 MSPS ADC mit synchronem Sampling, integrierte Hochgeschwindigkeits-Komparatoren (<10 ns) sowie einen CORDIC-Hardwarebeschleuniger die Umsetzung hochdynamischer Regelalgorithmen und schneller Schaltfrequenzen. Ergänzt wird dies durch eine TriggerMux-Architektur mit <1 ns Latenz, umfangreiche TCPWM-Funktionen, energieeffiziente Low-Power-Modi, sowie integrierte Security- (PSA Level 2) und Safety-Mechanismen (Class B / SIL2).

Die eingesetzten GaN-HEMTs erlauben Hochfrequenz-Schalten mit minimalen Schaltverlusten und tragen so zu einer höheren Systemeffizienz sowie einer reduzierten Baugröße bei. Das Kit unterstützt sowohl die Ansteuerung von 48-V-3-BLDC Motoren als auch DC-DC-Buck-Converter-Applikationen.

Für eine umfassende Analyse und Systemabsicherung verfügt das Board über hardwarebasierte Überstromerkennung, eine Inrush-Current-Protection mit LinearFET2-Technologie sowie zusätzliche Strommessung mit Infineon TMR-Sensoren. Mehrere Messpunkte und Lötbrücken ermöglichen flexible Modifikationen und erleichtern das Experimentieren mit unterschiedlichen Systemkonfigurationen.