雜談GaN技術

當引入如EPC的GaN電源FET和IC等“置換”技術，並且實現了新的性能水平時，對設計進行建模可以為電路的能力和需求提供舒適感和洞察力。本博客文章討論了最新添加到EPC GaN Power Bench，我們的在線建模工具庫，EPC的GaN FET Thermal Calculator！ 

EPC 正在積極準備前往休斯敦參加 應用電力電子會議 (APEC)。 團隊很高興能再次親自展示各種演示，展示 GaN 的卓越性能如何在包括計算、通信和電子移動在內的多個行業中轉變電力傳輸。

移動性是所有經濟體的重要驅動因素。電子移動性（或 e-Mobility）是一種清潔且具影響力的方式，可以在不增加環境壓力的情況下保持商業運轉，避免低效能引擎或燃燒化石燃料引擎對我們星球造成的損害。對於高效且緊湊的電機驅動設計需求日益增加。EPC 的基於 GaN 的電機驅動參考設計正在開發中，以啟動支持這一趨勢的競爭性和環保替代方案。

車用48 V/12 V評估電源模組（EPC9137、EPC9163、EPC9165等）採用兩相同步降壓/升壓拓撲結構。邊緣連接器和控制卡還設計為兩個模組與控制器並聯操作，有效地實現四相，從而使額定電流和功率翻倍。使用EPC9137模組的示例如圖1所示。

48 V 正在被許多應用採用，包括 AI 系統、數據中心和輕度混合動力電動車。然而，傳統的 12 V 生態系統仍然占主導地位，因此需要高功率密度的 12 V 至 48 V 升壓轉換器。eGaN® FET 的快速開關速度和低 RDS(on) 可以幫助解決這一挑戰。在本文中，評估了使用 eGaN FET 直接驅動 eGaN FET 兼容的 Renesas ISL81807 控制器 IC 的簡單低成本同步升壓拓撲設計的 12 V 至 48 V、500 W 直流-直流電源模塊。

現代顯示器，如筆記型電腦和PC顯示器，通常需要低功率升壓轉換器。在這種應用中，屏幕亮度為低到中等，且轉換器大多數時間在輕負載下運行，因此輕負載效率非常重要。eGaN FETs的低切換損耗可以幫助解決這個挑戰。本次GaN Talk將探討使用eGaN FETs在簡單且低成本的同步升壓拓撲中設計12 V到60 V、50 W的DC/DC電源模組，並具有低溫升特性。

本篇GaN Talk博客討論了使用基於GaN的逆變器而不是基於硅的逆變器在馬達驅動設計中的優勢，這些優勢使運行更平滑，同時減小尺寸和重量。這些優勢對於常見應用中的馬達驅動至關重要，例如倉儲和物流機器人、伺服驅動、電動自行車和電動滑板車、協作機器人和低壓機器人以及醫療機器人、工業無人機和汽車馬達。

EPC 開發板提供在常見應用中評估 eGaN® FET 和 IC 的機會。例如，EPC9094 半橋開發板可以配置為降壓或升壓轉換器。EPC9094 具有新推出的 EPC2054 200 V 43 mOhm 最大 eGaN FET，封裝為 1.3 x 1.3 mm 2 x 2 針腳的 WLCSP。這個非常小的 FET 的極低 RDS(on) 值使其能夠支持從高壓供應的高電流負載。為了展示這種能力，我們將把 EPC9094 開發板修改為降壓轉換器。使用 140 V 的供應電源，Spice 模擬顯示 28 V 輸出在 2.5 A 將提供高達 90% 的效率。我們選擇了一個 Vishay IHLP-4040DZET330M11，33 uH，4.4 A，95 mOhm 最大，10.2 x 10.8 x 4 mm 的電感，這將在 500 kHz 下提供 40% 的漣波。輸出電容由四個 10 uF Y5V 50V 1210 陶瓷電容組成。模擬顯示，當切換頻率在 500 kHz 降至 375 kHz 之間變化時，漣波電流和總效率之間存在權衡。模擬還顯示，調整死區時間以允許從高到低的完全 ZVS 轉換最大化了降壓轉換器在輕負載下的效率性能。

直到最近，要從音頻放大器獲得高品質的聲音需要花費數千美元，並且依賴於大型、笨重且耗電的 class-A 放大器。現在，氮化鎵（GaN）場效應管（FETs）和集成電路（ICs）的出現正引領著高品質、低成本 class-D 音頻放大器的時代。

來賓 GaN 談話部落格：Pavel Gurev，Sinftech Rus LLC