Porsche je razvil prvi za serijsko proizvodnjo pripravljeni avtomobilski zvočni sistem, ki namesto običajnih silicijevih uporablja polprevodnike iz galijevega nitrida. Tehnologija omogoča manjši, lažji in učinkovitejši ojačevalnik, v enem od prihodnjih Porschejevih modelov pa bo prvič na voljo leta 2027.
Galijev nitrid oziroma GaN se je najprej širše uveljavil pri izdelavi modrih svetlečih diod, danes pa ga uporabljajo v kompaktnih polnilnikih za telefone in tablice, telekomunikacijski opremi ter celo satelitih.
V avtomobilskem zvočnem sistemu ga bo Porsche uporabil za pretvarjanje napetosti, potrebne za napajanje 400-vatnega ojačevalnika nizkotonca. Novi ojačevalnik bo del zvočnega sistema Burmester 3D High-End Surround Sound.
Pri Porscheju poudarjajo, da ne gre le za poskusni prototip. Sistem je pripravljen za serijsko proizvodnjo, znamka pa namerava novo tehnologijo prvič vgraditi v enega od prihodnjih modelov leta 2027. Za kateri avtomobil gre, še niso razkrili.
“Močna podlaga nizkih tonov je del čustvene izkušnje, ki jo kupci pričakujejo od Porscheja. Z uporabo galijevega nitrida lahko to izkušnjo še izboljšamo,” je dejal Steffen Burosch, ki v Porschejevem razvojnem centru v Weissachu skrbi za inovacije zvočnih sistemov.
Zakaj galijev nitrid namesto silicija?
Klasični avtomobilski ojačevalniki večinoma uporabljajo silicijeve polprevodnike. Ti pri pretvarjanju električne energije ustvarjajo določene izgube, del energije pa se spremeni v toploto.
Polprevodniki GaN lahko delujejo pri višjih frekvencah in imajo manjše izgube pri preklapljanju. Ojačevalnik se zato manj segreva, za hlajenje potrebuje manj materiala, posamezne elektronske komponente pa so lahko manjše.
Porsche navaja, da je hladilno telo novega ojačevalnika približno 20 odstotkov lažje od primerljivega dela pri klasični zasnovi. Manjša sta lahko tudi kondenzator in tuljava, kar dodatno zmanjša prostornino ter maso celotnega sklopa.
Pri športnem avtomobilu šteje vsak kilogram, vendar manjša masa ni edina prednost. Učinkovitejše pretvarjanje električne energije pomeni, da je več energije dejansko na voljo za delovanje zvočnega sistema.
Manjše hladilno telo zahteva tudi manj aluminija. Ker je njegova proizvodnja energijsko intenzivna, naj bi nova rešitev nekoliko zmanjšala še izpuste, povezane z izdelavo ojačevalnika.
Razvoj se je začel leta 2023
Porsche je zamisel o uporabi galijevega nitrida v avtomobilskem zvočnem sistemu začel razvijati sredi leta 2023. Spomladi 2024 je skupina strokovnjakov za zvok, polprevodnike in trajnost začela sodelovati z Inštitutom za robustne močnostne polprevodniške sisteme Univerze v Stuttgartu.
Razviti so morali vezje, ki ni le učinkovito, ampak lahko prenese zahtevne razmere v športnem avtomobilu. Elektronika je v vozilu izpostavljena tresljajem, velikim temperaturnim spremembam in dolgotrajnim obremenitvam.
Pri projektu sta sodelovala še mednarodni proizvajalec čipov in razvojni partner za avtomobilske zvočne sisteme. Porsche je za rešitve, ki so nastale med razvojem, že vložil več patentnih prijav.
Rezultat je proizvodno pripravljen ojačevalnik nizkotonca, ki združuje veliko moč, manjše segrevanje in kompaktnejše mere.
Tehnologija bi lahko končala tudi v električnem pogonu
Uporaba v zvočnem sistemu je lahko šele prvi korak. Galijev nitrid je uporaben povsod, kjer je treba učinkovito pretvarjati električno energijo, zato Porsche preučuje tudi druge možnosti njegove vgradnje.
“Potencial je ogromen in to je šele začetek. GaN je primeren povsod, kjer se pretvarja električna moč,” je pojasnil Lars Heuken, odgovoren za strateško upravljanje polprevodnikov pri Porscheju.
Ena od možnosti so visokonapetostni sistemi prihodnjih električnih športnih avtomobilov, kjer bi učinkovitejši polprevodniki lahko zmanjšali energijske izgube, maso in potrebe po hlajenju.
Porsche bo prvi zvočni sistem s tehnologijo GaN uvedel leta 2027. Takrat bo znamka na steze poslala tudi novi Porsche 911 Challenge s 515 KM, namenjen vstopu v svet tovarniškega avtomobilskega dirkanja.
Za naslovno fotografijo je najprimernejši uradni posnetek ojačevalnika ali zvočnika s podpisom: Ojačevalnik s tehnologijo galijevega nitrida [Foto: Porsche].
