隨著馬達技術的進步，功率密度增加；馬達被製成更小的形式，設計速度更高，精度更高，這需要更高的電氣頻率。

三相無刷直流馬達 (BLDC) 具有其功率等級的小巧性，可以精確控制，提供高電機效率，並且在適當控制下可以最小化振動。這些馬達在伺服驅動、機器人（如外科機器人）和無人機（如四軸飛行器）等精密應用中越來越多地使用或完全使用。為了將電流漣波控制在合理範圍內，這些馬達—由於其低電感—需要高達 100kHz 的切換頻率。需要能夠高效運行在高頻的場效應電晶體（FET）來最小化損耗並抵消馬達中的扭矩漣波，這會產生振動、降低驅動精度並減少效率。

氮化鎵 (GaN) 高電子遷移率電晶體（HEMT）可以比硅 MOSFET 更快地切換，顯著減少切換損耗。GaN 電晶體的另一個優點是沒有反向恢復電荷，這會導致傳統硅 MOSFET 設計中的切換節點振鈴⁽¹⁾。

一個 GaN FET 功率級裝置，如 LMG5200，是一個 80 V GaN 半橋功率模塊。該裝置將驅動器和兩個 80 V GaN FET 集成在一個 6 mm x 8 mm 的 QFN 封裝中，優化了極低的門迴路和功率迴路阻抗⁽²⁾。輸入是 5 V TTL 和 3.3 V CMOS 邏輯兼容的，具有典型的傳播延遲不匹配 2 ns。這使得非常短的死區時間成為可能，從而減少損耗和輸出電流失真。LMG5200 通過提供一個易於佈局和組裝到最終產品中的用戶友好封裝，延伸了離散 GaN FET 的優勢。

對於馬達驅動應用，德州儀器提供了一個使用三個 LMG5200 半橋 GaN 功率模塊的 48 V/10 A 高頻 PWM 三相 GaN 逆變器參考設計。圖 1 顯示了該參考設計的方塊圖。

氮化鎵 (GaN) 電晶體可以比硅 FET 更快地切換，將 GaN FET 和驅動器集成在同一封裝中減少了寄生電感並優化了切換性能，減少損耗，從而允許縮小或完全消除散熱片的需求。

在 27 ֯C 實驗室溫度下，使用 Tektronix PA4000 功率分析儀對該參考設計進行了效率測試。參考設計板由 48-V DC 供電，並使用 Teknic 低壓伺服馬達作為負載。在 7 A_RMS 最大負載電流下，參考設計板在 40 kHz PWM 下的板電力損耗為 4.95 W，在 100 kHz PWM 下為 5.65 W。圖 2 顯示了功率損耗隨輸出電流的變化。

在 40 kHz PWM 驅動 Teknic 伺服馬達時，該參考設計的輸出功率為 83 W 的效率為 94.3%，在 100 kHz PWM 下為 93.6%。從 48 V 線路達到的理論最大效率是在全功率 400 W 時。這在 7 A_RMS 相電流下給出了相間電壓 34 V_RMS（空間矢量 PWM），並在 100 kHz 下達到 98.5% 的逆變器效率⁽³⁾。

BLDC 馬達是外科機器人和無人機等應用的最佳選擇，因其小型化的功率比。GaN FET 和 IC 是正弦調制馬達驅動的理想設備，因其更高的效率和更高的操作頻率。在馬達控制電路中使用 GaN 裝置可提高精度並使馬達驅動更緊湊。這種組合使設計師能夠創建比等效 MOSFET 解決方案更緊湊且具有更高靈活性的系統。像 LMG5200 這樣的 GaN 功率級延伸了離散 GaN FET 的優勢，提供了一個易於佈局和組裝到最終產品中的用戶友好封裝。

Renee Yawger, Director of Marketing