工程师可以使车用充电器和工业电源实现两倍的功率密度和更高效率

2020年11月10日，德州仪器（TI）推出了面向汽车和工业应用的下一代650V和600V氮化镓（GaN）场效应晶体管（FET），进一步丰富拓展了其高压电源管理产品线。与现有解决方案相比，新的GaN FET系列采用快速切换的2．2 MHz集成栅极驱动器，可帮助工程师提供两倍的功率密度和高达99％的效率，并将电源磁性器件的尺寸减少59％。TI利用其独有的GaN材料和在硅（Si）基氮化镓衬底上的加工能力开发了新型FET，与碳化硅（SiC）等同类衬底材料相比，更具成本和供应链优势。

电气化正在改变汽车行业，消费者越来越需要充电更快、续航里程更远的车辆。因此，工程师亟需在不影响汽车性能的同时，设计出更紧凑、轻便的汽车系统。与现有的Si或SiC解决方案相比，使用TI的新型车用GaN FET可将电动汽车（EV）车载充电器和DC／DC转换器的尺寸减少多达50％，从而使工程师能够延长电池续航，提高系统可靠性并降低设计成本。在工业设计中，这些新器件可在更低功耗和更小电路板空间占用的情况下，在AC／DC电力输送应用（例如超大规模的企业计算平台以及5G电信整流器）中实现更高的效率和功率密度。

Strategy Analytics的动力总成、车身、底盘和安全服务总监Asif Anwar表示：「GaN等宽带隙半导体技术无疑为电力电子设备（尤其是高压系统）带来了更稳定的性能。德州仪器历经十多年的投资和开发，提供了独有的整体解决方案——将内部硅基氮化镓（GaN－on－Si）器件的生产、封装与优化的硅基驱动器技术相结合，从而能在新应用中成功采用GaN。」

德州仪器高压电源解决方案副总裁Steve Lambouses表示：「工业和汽车应用日益需要在更小的空间内提供更多的电力，设计人员必须提供能在终端设备长久的生命周期内可靠运行的电源管理系统。凭借超过4，000万个小时的器件可靠性测试和超过5 GWh的功率转换应用测试，TI的GaN技术为工程师提供了能满足任何市场需求的可靠的全生命周期保障。」

以更少的器件实现翻倍的功率密度

在高电压、高密度应用中，电路板空间最小化是设计中的重要目标。随着电子系统变得越来越小，其内部组件也必须不断缩小并更加紧凑。TI的新型GaN FET集成了快速开关驱动器以及内部保护和温度感应功能，使工程师能够在电源管理设计中减小电路板尺寸、降低功耗的同时实现高性能。这种集成再加上TI GaN技术的高功率密度，使工程师能够在通常的离散解决方案中减少10多个组件。此外，在半桥配置中应用时，每个新型30mΩ FET均可支持高达4 kW的功率转换。

创造TI更高功率因数校正（PFC）效率

GaN具有快速开关的优势，可实现更小、更轻、更高效的电源系统。在过去，要获得快速的开关性能，就会有更高的功率损耗。为了避免这种不利后果，新型GaN FET采用了TI的智能死区自适应功能，以减少功率损耗。例如，在PFC中，智能死区自适应功能与分立式GaN和SiC金属氧化物硅FET（MOSFET）相比，可将第三象限损耗降低多达66％。智能死区自适应功能也消除了控制自适应死区时间的必要，从而降低了固件复杂性和开发时长。

更大限度提高热性能

采用TI GaN FET的封装产品，其热阻抗比性能最接近的同类产品还要低23％，因此可使工程师使用更小的散热器，同时简化散热设计。无论应用场景如何，这些新器件均可提供更大的散热设计灵活性，并可选择底部或顶部冷却封装。此外，FET集成的数字温度报告功能还可实现有源电源管理，从而使工程师能在多变的负载和工作条件下优化系统的热性能。

封装、供货情况

目前TI中国官网上已提供四种新型工业级600V GaN FET的预生产版本，采用12mm x 12mm方形扁平无引脚（QFN）封装。TI预计工业级器件LMG3425R030将于2021年第一季度实现批量生产。评估模块可于TI中国官网购买。TI中国官网上提供多种付款方式、信贷额度以及快速、可靠的运输选项。

新型LMG3522R030－Q1和LMG3525R030－Q1 650V车用GaN FET的预生产版本和评估模块预计将于2021年第一季度在其中国官网上发售。

关于德州仪器（TI）

德州仪器（TI）是一家全球化的半导体公司，致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片，用于工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用，创造一个更美好的世界。如今，每一代创新都建立在上一代创新的基础之上，使我们的技术变得更小巧、更快速、更可靠、更实惠，从而实现半导体在电子产品领域的广泛应用，这就是工程的进步。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事。