GaN在圖騰柱PFC中的作用

傳統(tǒng)的硅金屬氧化物半導(dǎo)體 FET (MOSFET) 不適合圖騰柱 PFC，原因在于 MOSFET 的體二極管具有非常高的反向恢復(fù)電荷，會(huì)導(dǎo)致高功率損耗和擊穿損壞的風(fēng)險(xiǎn)。SiC 功率 MOSFET 與硅相比有了微小改進(jìn)，固有體二極管的反向恢復(fù)電荷較低。

另外，GaN 提供零反向恢復(fù)損耗，在三種技術(shù)中具有最低的總體開關(guān)能量損耗 - 比同類 SiC MOSFET 低 50% 以上。這主要是因?yàn)?GaN 具有更高的開關(guān)速度（100V/ns 或更高）、更低的寄生輸出電容和零反向恢復(fù)。GaN FET 中沒有體二極管，完全消除了擊穿風(fēng)險(xiǎn)。

TI 近期與 Vertiv 就一項(xiàng)設(shè)計(jì)展開合作，使其 3.5kW 整流器達(dá)到了 98% 的峰值效率，與前代硅 3.5kW 整流器 96.3% 的峰值效率相比，實(shí)現(xiàn)了 1.7% 的效率增益。這種效率優(yōu)勢(shì)在實(shí)際示例中體現(xiàn)為，使用基于 GaN 的圖騰柱 PFC 可以幫助一個(gè) 100MW 數(shù)據(jù)中心在 10 年內(nèi)節(jié)省多達(dá) 1490 萬美元的能源成本，同時(shí)還可以減少二氧化碳排放。

TI GaN 的反向恢復(fù)損耗為零，并且輸出電容和重疊損耗較低，使得臺(tái)達(dá)電子的 PFC 在數(shù)據(jù)中心的高能效服務(wù)器電源中達(dá)到高達(dá) 99.2% 的峰值效率。借助 TI GaN FET 內(nèi)部的集成柵極驅(qū)動(dòng)器，F(xiàn)ET 能夠達(dá)到高達(dá) 150V/ns 的開關(guān)速度，降低高開關(guān)頻率下的總體損耗，使臺(tái)達(dá)實(shí)現(xiàn) 80% 的功率密度提升，同時(shí)效率提高 1%。

GaN 技術(shù)在圖騰柱 PFC 設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)毋庸置疑。越來越多的電源設(shè)備設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)為采用 GaN，并且 GaN 制造商不斷發(fā)布創(chuàng)新產(chǎn)品，電信和服務(wù)器電源設(shè)計(jì)人員可以期待功率密度和能效的持續(xù)改進(jìn)。