Porsche připravilo ve spolupráci s Univerzitou ve Stuttgartu automobilový audiosystém využívající polovodiče z nitridu galia. Technologie označovaná zkratkou GaN se objeví v systému Burmester 3D High-End Surround Sound System a do sériové výroby má vstoupit v roce 2027. Konkrétní model, v němž se objeví poprvé, zatím automobilka nespecifikovala.
Porsche označuje připravovaný systém za první audiosystém pro sériově vyráběné automobily v kategorii high-end, který používá polovodiče GaN. Jejich výhodou má být vyšší účinnost a výkonová hustota v porovnání s běžnými křemíkovými součástkami. Elektronika proto může být menší a lehčí, aniž by se musela vzdát požadovaného výkonu.
Technologie vznikala v rámci projektu nazvaného Driven by GaN. Výkonný čip z nitridu galia zajišťuje převod napětí potřebný pro napájení zesilovače subwooferu s výkonem 400 W. Porsche již podalo několik patentových přihlášek, které mají chránit technická řešení vytvořená během vývoje.
Steffen Burosch, který odpovídá za inovace audiosystémů ve vývojovém centru Porsche ve Weissachu, spojuje nový zesilovač především s požadavky na silné a dynamické podání zvuku. Výkonová rezerva systému má podle něj zajistit výrazný basový základ a zachovat kvalitu audiosystému Burmester. Použití GaN zároveň představuje technické řešení, které má tento zvukový projev dále rozvinout.
Méně ztrát, tepla i hliníku
Nitrid galia se ve větší míře začal využívat v 90. letech minulého století v modrých světelných diodách. V současnosti se čipy GaN používají například v kompaktních nabíječkách pro chytré telefony a tablety, ale také v družicích.
Polovodičové spínače neboli tranzistory založené na GaN umožňují pracovat s vyššími spínacími frekvencemi. Jejich materiálové vlastnosti současně vedou k podstatně nižším spínacím ztrátám než u srovnatelných křemíkových tranzistorů. Při převodu napětí proto vzniká méně tepla a zvyšuje se účinnost. Menší mohou být také další elektronické součástky, například kondenzátory a indukční prvky.
U připravovaného systému Burmester se nižší ztráty projevují menšími požadavky na chlazení. Chladič může být přibližně o 20 % lehčí a zmenšit lze také pasivní součástky. Celý zesilovač je díky tomu kompaktnější a má nižší hmotnost.
Porsche upozorňuje také na nižší spotřebu hliníku potřebného k výrobě chladiče. Jeho produkce je energeticky náročná, a menší množství použitého materiálu proto podle automobilky pomáhá omezit emise CO₂ vznikající při výrobě zesilovačů.
Vývoj začal v roce 2023, další možnosti Porsche prověřuje
Myšlenka využít nitrid galia v náročných podmínkách sportovního automobilu vznikla v Porsche v polovině roku 2023. Od jara 2024 na projektu spolupracovali odborníci automobilky na audiosystémy, polovodiče a udržitelnost s Institutem robustních výkonových polovodičových systémů Univerzity ve Stuttgartu. Společně vytvořili první prototyp zesilovače subwooferu využívajícího GaN.
Vývoj se zaměřil především na účinný převod napětí. Dr. Lars Heuken, který v Porsche odpovídá za strategické řízení v oblasti polovodičů, označil účinnost a hmotnost za klíčové faktory při použití této technologie ve sportovním voze. Na přípravě zesilovače vhodného pro sériovou výrobu se podílel také blíže nejmenovaný mezinárodní výrobce čipů a partner specializovaný na vývoj audiosystémů.
„Potenciál je obrovský a tohle je teprve začátek. GaN se hodí všude tam, kde se převádí elektrická energie,“ uvedl Heuken. Porsche proto zkoumá další možnosti nasazení této technologie. Patří mezi ně převod energie ve vysokonapěťových soustavách, který by mohl být využitelný také v elektrických sportovních automobilech.
Automobilka zatím žádnou z těchto dalších aplikací nepotvrdila pro sériovou výrobu. Při jejich posuzování se chce zaměřit na kvalitu a konkrétní přínos pro zákazníky. Další oblasti využití již hledá také v automobilových audiosystémech.
Zdroj: newsroom.porsche.com, uk.irishnews.com
Štítky: audiosystém, Burmester, Porsche