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第三代半導(dǎo)體氮化鎵65W快充芯片已經(jīng)成為行業(yè)主流?

jf_52490301 ? 來(lái)源:jf_52490301 ? 作者:jf_52490301 ? 2023-09-05 15:47 ? 次閱讀

氮化鎵(GaN)功率芯片將多個(gè)電力電子功能集成到一顆GaN芯片中,可有效提高產(chǎn)品充電速度、效率、可靠性和成本效益。在很多情況下,GaN功率芯片可以使先進(jìn)的功率轉(zhuǎn)換拓?fù)鋸膶W(xué)術(shù)概念和理論達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并成為量產(chǎn)設(shè)計(jì)的催化劑。GaN芯片是提高整個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵,關(guān)鍵是要打造出接近“理想開(kāi)關(guān)”的電路元件。

Keep Tops 氮化鎵屬于耗盡型GaN(Depletion-Mode,D-mode),在內(nèi)部集成串聯(lián)了一個(gè)低壓增強(qiáng)型N溝道MOS實(shí)現(xiàn)常關(guān),通過(guò)控制串聯(lián)的N溝道MOS來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān),行業(yè)內(nèi)一般采用的是級(jí)聯(lián)(Cascode)結(jié)構(gòu),也稱(chēng)為共源共柵型;Cascode結(jié)構(gòu)其驅(qū)動(dòng)兼容傳統(tǒng)N溝道MOS 控制器,相比于增強(qiáng)型氮化鎵,無(wú)需對(duì)電路重新設(shè)計(jì),同時(shí)保留了氮化鎵低開(kāi)關(guān)損耗以及低壓N溝道MOS的低柵極電荷等優(yōu)勢(shì)。對(duì)于可高達(dá)1 MHz開(kāi)關(guān)頻率的操作,Cascode結(jié)構(gòu)的GaN最為適合。下圖所示的Direct-drive,串聯(lián)低壓Si MOS且集成負(fù)壓驅(qū)動(dòng),可以直接驅(qū)動(dòng)。耗盡型氮化鎵能夠使用為硅MOS而設(shè)計(jì)的控制器,更容易實(shí)現(xiàn)大功率應(yīng)用設(shè)計(jì)。

半橋電路是電力電子行業(yè)的基本拓?fù)洌m用于從智能手機(jī)充電器到電動(dòng)汽車(chē)的所有領(lǐng)域。高頻開(kāi)關(guān)可以縮小磁性元件和其他無(wú)源元件的尺寸,從而顯著降低成本和重量,同時(shí)提供更快的充電體驗(yàn)。然而,在半橋電路中以如此高的頻率向浮動(dòng)高側(cè)開(kāi)關(guān)提供功率和信號(hào)在業(yè)界是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。由于硅器件的開(kāi)關(guān)速度慢、驅(qū)動(dòng)器和 FET 之間的寄生阻抗、高電容硅 FET 以及性能較差的轉(zhuǎn)換器/隔離器,因此硅器件無(wú)法實(shí)現(xiàn)更高的頻率。 GaN 半橋功率 IC 包含關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)、邏輯、保護(hù)和電源功能,消除了與傳統(tǒng)半橋解決方案相關(guān)的能量損失、高成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。

Keep Tops推出的全球首款氮化鎵功率芯片可同時(shí)提供高頻和高效率,實(shí)現(xiàn)電力電子領(lǐng)域的高速革命,使充電器的充電速度提高了三倍,但尺寸和重量?jī)H為傳統(tǒng)硅設(shè)備充電器的一半?;蛘咴诓辉黾映叽缁蛑亓康那闆r下將充電器的充電功率提高3倍。

氮化鎵有什么好處?

我們將這種材料技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)解讀為產(chǎn)品和行業(yè)兩個(gè)層面。

對(duì)于產(chǎn)品:在電力電子領(lǐng)域,基于GaN材料的功率器件具有更高的功率密度輸出和更高的能量轉(zhuǎn)換效率。 此外,系統(tǒng)可以小型化、輕量化,有效減小電力電子器件的體積和重量,從而大大降低系統(tǒng)制造和生產(chǎn)成本。對(duì)于行業(yè)而言:相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,在低壓市場(chǎng),GaN的應(yīng)用潛力甚至可以占據(jù)整個(gè)電力市場(chǎng)的68%左右。

審核編輯 黃宇

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