随着电机技术的进步，功率密度增加；电机设计成更小的外形尺寸和更高的速度、更高的精度，这需要更高的电频率。

三相无刷直流（BLDC）电机在其功率额定值上非常紧凑，可以精确控制，提供高机电效率，并且在正确控制时可以以最小的振动运行。这些电机在精密应用中越来越多或独家使用，例如伺服驱动、机器人（如手术机器人）和无人机（如四轴飞行器）。为了将电流波动控制在合理范围内，这些电机由于其低电感，需要高达100kHz的开关频率。需要能够高效在高频下工作的FET，以尽量减少损耗，并抵消电机中的转矩波动，这会产生振动，降低驱动精度并降低效率。

氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）可以比硅MOSFET更快地开关，显著减少开关损耗。GaN晶体管的另一个优势是没有反向恢复电荷，这会导致传统硅MOSFET设计的开关节点振铃⁽¹⁾。

 如LMG5200这样的GaN FET功率级设备，是一种80V GaN半桥功率模块。该设备将驱动器和两个80V GaN FET集成在一个6mm x 8mm的QFN封装中，优化了极低的栅极环路和功率环路阻抗⁽²⁾。输入为5V TTL和3.3V CMOS逻辑兼容，具有典型的2ns传播延迟失配。这使得死区时间非常短，从而减少损耗和输出电流失真。LMG5200通过提供一个用户友好的封装，易于布局和组装到最终产品中，扩展了离散GaN FET的优势。

对于电机驱动应用，德州仪器提供了一个48 V/10 A高频PWM三相GaN逆变器参考设计，使用三个LMG5200半桥GaN功率模块。图1显示了该参考设计的框图。

氮化镓（GaN）晶体管可以比硅FET更快地开关，并且将GaN FET和驱动器集成在同一封装中减少了寄生电感，优化了开关性能，减少了损耗，从而可以缩小或完全消除对散热器的需求。

在27֯C实验室温度下使用泰克PA4000功率分析仪对该参考设计进行了效率测试。参考设计板由48V DC供电，使用Teknic低压伺服电机作为负载。参考设计板在最大负载电流7 A_RMS下的板功率损耗在40kHz PWM时为4.95 W，在100kHz PWM时为5.65 W。图2显示了功率损耗与输出电流的关系。

在驱动Teknic伺服电机时，该参考设计在83 W输出功率下的效率为94.3%（40kHz PWM）和93.6%（100kHz PWM）。从48 V总线达到理论最大效率是在满功率400 W时。这在7 A_RMS相电流和34 V_RMS相间电压（空间矢量PWM）下，逆变器效率在100kHz时达到98.5%⁽³⁾。

BLDC电机是手术机器人和无人机等应用的最佳选择，因为它们的尺寸与功率比很小。GaN FETs和ICs是正弦调制电机驱动的理想设备，因为它们具有更高的效率和更高的工作频率。用于电机控制电路的GaN设备可实现更高的精度，并使电机驱动更加紧凑。这种组合使设计人员能够创建比等效MOSFET解决方案更紧凑且具有更高灵活性的系统。GaN功率级，如LMG5200，通过提供一个用户友好的封装，易于布局和组装到最终产品中，扩展了离散GaN FET的优势。

Renee Yawger, Director of Marketing