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氮化镓功率芯片的发展趋势分析

2023.3.15

GaN 功率芯片主要以2 个流派在发展,一个是eMode 常开型,纳微代表的是另一个分支——eMode 常关型。相比传统的常关型的GaN 功率器件,纳微又进一步做了集成,包括驱动、保护和控制的集成。

GaN 功率芯片集成的优势如下。

1)传统的Si 器件参数不够优异,开关速率、开关频率都受到极大限制,通常基于Si 器件的电源系统设置都是在60 ~ 100 kHz 的开关频率范围,导致的结果是:因为开关频率较低,其储能元件电感电容的尺寸比较大,电源的功率密度相对较低,业界通常的功率密度小于0.5 W/cc。

2)分立式GaN 因为受限于驱动的线路的复杂性,如果没有把驱动集成到功率器件里,受限于外部器件的布局、布线参数的影响,开关频率没有发挥到GaN本来应有的高度。所以,相比普通的Si 器件大概只有二三倍开关频率的提升,可想而知功率密度的提升也是比较有限的。相比传统的电源适配器或电源解决方案,尽管友商或同行可以设计出较高的功率密度,但是远没达到1W/cc 的数字。而纳微的功率GaN 器件由于集成了控制、驱动和保护,不依赖于外部集成参数,开关频率可以充分释放。例如在电源适配器方面,目前纳微主流的开关频率在300、400 kHz,模块电源方面已有客户设计到了MHz。目前很多纳微的客户方案已远远大于1 W/cc。

纳微的主流产品系列是GaNFastTM 系列,是把驱动控制和基本保护集成在功率器件里。GaNSenseTM 技术在GaNFastTM 的基础上又做了性能的提升,包括无损电流采样、待机功耗节省,还包括更多保护功能的集成。


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