GaN技术杂谈

将新的设计方法应用于受欢迎的家用电器，允许所有用户在日常活动中为减少能源消耗做出贡献。EPC刚刚发布了一款新的演示板，EPC9176，这是一款三相BLDC电机驱动逆变器，旨在提高真空吸尘器电机的效率和性能。

氮化镓(GaN)器件是一种非常坚硬和在机械方面非常稳定的宽带隙半导体材料，用于生产功率器件、射频元件和发光二极管 (LED)。其开关频率远高于硅器件，使电力电子设计人员能够利用氮化镓器件创建更小、更高效、性能更高的系统，这是以前采用硅技术难以实现。

可持续能源是当今全球重要需求。发展中经济体努力建设能源基础设施以支持工业和为偏远村庄供电。与此同时，工业化经济体正在努力平衡对更大供电需求的相互冲突和减少对环境的影响。氮化镓(GaN)集成电路为设计人员提供具备更高功率密度、更高效和可使能新应用优势的功率器件。随着全球能源成本的上升，氮化镓器件的普及化急剧加快也就不足为奇了。

GaN 是电机驱动应用的游戏规则改变者。对于设计师来说，利用这项技术，快速且可靠的上市时间至关重要。使用最先进的电子技术和方法的易用参考设计，提供了加速上市时间的宝贵工具。EPC9173 工具允许 电动自行车 和无人机设计师提高电机系统的尺寸、性能、范围、精度和扭矩，同时简化设计以加快上市时间。

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。

许多电源系统中使用的基本构建块是半桥，它由两个串联的功率FET及其各自的栅极驱动器组成。虽然分立式FET和栅极驱动器可以在板上实现这个相同的功能，但通常使用半桥模块比较有利。使用半桥模块有许多好处，包括使用单个预先通过认证的器件、更短的交付周期和具有更高的性能。有50多年历史的电源模块供应商Sensitron（sensitron.com）使用了EPC的eGaN FET，使它的新型产品更具吸引力。Sensitron与EPC合作，使用了新型EPC2050 GaN FET开发出350 V半桥模块SPG025N035P1B，这个半桥智能功率模块专为商业、工业和航空航天应用而设计，额定电流为20 A，可用于控制5 kW以上的功率。如图1所示，通过从Si和SiC器件升级至采用氮化镓器件，封装尺寸显著减小。

48V正越来越多地被用作计算数据中心和笔记本电脑等消费电子产品性能的新标准。全新USB PD3.1标准也正在进军笔记本电脑，部分原因是USB电压增加到48 V，在连接器和电缆的电流限制为5 A的情况下，总功率传输增加到240 W。使用USB PD新标准的兼容电源，也不断面临实现小尺寸的解决方案以满足对高功率密度的需求。GaN FET开关快和具有低导通电阻，解决了电源供电中含有多个电路所需的功率密度挑战。

早在2015年，Venture Beat就发表了一篇关于氮化镓芯片取代硅的文章。在那篇文章中，我断言氮化镓基功率半导体的广泛普及是可能的，因为GaN FET将比硅具有更高的性能和更低的成本。然而，人们仍然普遍误解氮化镓器件还没有达到那个里程碑……这是一个错误的神话。在这篇博客文章中，我将试图打破这个神话，并提醒大家，本次讨论仅限于额定电压低于400 V的器件的应用领域，因为这是EPC 的重点产品。

为参加在休斯敦举行的应用电力电子会议 (APEC)的准备工作正在紧锣密鼓地进行中。团队非常高兴能再次面对面展示，展示各种演示，展示GaN的优异性能如何在计算、通信和电子移动等多个行业中转变电力传输方式。

车用48 V/12 V评估电源模块（EPC9137、EPC9163、EPC9165等）采用两相同步降压/升压拓扑结构。边缘连接器和控制卡还设计为两个模块与控制器并联操作，有效地实现四相，从而使额定电流和功率翻倍。使用EPC9137模块的示例如图1所示。