如何为48 V轻度混合动力电动车设计2 kW 48 V/12 V双向功率模块，使用GaN FETs
技术分享GaN技术杂谈 – Tiziano Morganti
8月 25, 2022
环境压力正在促使人们迅速采用更新、更清洁和更高效的交通工具。预计到2025年，每售出10辆车中就有1辆将是更节能的48V轻度混合动力系统。这些系统将需要一个48V到12V的双向转换器，功率范围从1.5 kW到6 kW。这些系统的设计优先考虑的因素是尺寸、成本和高可靠性。GaN电源转换解决方案非常适合支持用于这些新型号中的48V到12V双向转换器。
一个新的参考设计演示板，EPC9165，可用于帮助启动2 kW双向转换器的设计。EPC9165是一个同步降压/升压转换器，具有其他支持电路，包括电流传感器和温度传感器。EPC9528控制板随EPC9165一起提供，以整合数字控制和辅助电源；该板使用Microchip的dsPIC33CK256MP503数字控制器。
利用新型电力电子设备的优势，例如在EPC9165演示板中使用的高度可靠的EPC2302，这种FET使工程师能够实现比传统MOSFET设计好4倍的性能（芯片面积·Ron）。对于相同的5V栅极电压，GaN FET的栅极电荷至少比MOSFET低5倍。GaN FET的其他重要优势包括更低的Coss，更快的电压转换，没有反向恢复，并且体积更小。
EPC9165的热管理使用标准商业可用的8th砖式散热器。
在满载时，EPC eGaN FET可以在500 kHz的开关频率下以96%的效率运行，与硅基解决方案相比，它们在每相1 kW的功率下工作，而硅基解决方案由于在100 kHz最大开关频率下电感电流的限制，仅限于每相600 W。此外，该解决方案具有可扩展性；两个转换器可以并联达到4 kW，三个转换器达到6 kW，或仅用一个相位实现1 kW。
一份完整的应用笔记（如何使用封装的eGaN FET设计2 kW 48 V/12 V双向电源模块（How2AppNote 031））详细介绍了用于轻度混合动力汽车和备用电池单元的高功率双向EPC9165转换器的设计，该转换器使用了四个封装的EPC2302 GaN FET。
像EPC9165这样的参考设计演示板是“试驾”新设计的完美工具！
所有设计文件，包括原理图、材料清单和Gerber文件，都可以在EPC9165登陆页面找到。