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五家氮化镓企业齐发力,带来21款内置驱动GaN解决方案

前言
自氮化镓半导体材料被正式写入“十四五规划”中,氮化镓产业获得国家层面的大力扶持。氮化镓属于第三代半导体材料,其运行速度比传统硅(Si)技术加快了二十倍,并且能够实现高出三倍的功率,用于尖端快速充电器产品时,可以实现远远超过现有产品的性能,在尺寸相同的情况下,输出功率提高了三倍。
氮化镓新技术应用领域广阔,覆盖5G通信、人工智能、自动驾驶、数据中心、快充等等,这其中快充市场发展最为迅猛,成为先进技术普惠大众的一个标杆应用,可谓是人人都能享受到新技术从实验室走向市场的便利;而快充出货量、需求量庞大,也反哺了氮化镓技术的不断迭代。快充与氮化镓,堪称天生一对。
凭借优秀的性能,两年来氮化镓技术在快充电源方面的发展一路突飞猛进,普及速度十分快,获得越来越来越多品牌客户和消费者的认可。而作为氮化镓快充的核心器件,GaN功率芯片也一直都是大家关注的焦点。
内置驱动GaN
本文汇总了氮矽、纳微、意法、泰高技术、德州仪器推出的多款内置驱动的GaN功率芯片。内置的独立驱动器能够更精确地控制功率开关过程,提高能量转换的效率。此外,它们还减少了外置驱动器的需求,降低了系统的复杂度。通过有效地优化驱动器与其他部分的匹配,这些芯片能够显著提高整体性能。
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以下排名不分先后,按企业英文首字母排序。
danxitech氮矽
氮矽DXC0765S2C
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氮矽 DXC0765S2C是一款集成 650V 增强型氮化镓晶体管及驱动器的合封氮化镓芯片,耐压 650V,导阻 400mΩ,最大漏源极电流 7A,单极正电压门极驱动电压 0V~6V,支持3.3V和5V控制信号,开关速度超10MHz,具有零反向恢复损耗。采用反激式的电路拓扑可支持20W < Po < 65W输出功率的产品应用。
氮矽DXC1065S2C
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氮矽 DXC1065S2C详细资料。该芯片导阻为 200mΩ,最大漏源极电流 10A;DXC1065S2C 和 DXC0765S2C 可应用在快充电源、LED照明驱动器、PFC电路、LLC转换器、无线电力传输等领域。DXC1065S2C采用反激式或PFC+反激式的电路拓扑,可支持65W ≤ Po ≤ 100W的产品采用。采用PFC+LLC的电路拓扑可支持180W ≤ Po < 300W的产品采用,详情可前往氮矽官网了解。
氮矽DXC1065S2T
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氮矽 DXC1065S2T详细资料。该芯片导阻为 200mΩ,最大漏源极电流 10A,采用TO-220-5L封装工艺,其余主要参数与DXC1065S2C相同;可应用在快充电源、LED照明驱动器、PFC电路、LLC转换器、无线电力传输等领域。
氮矽DXC1065S2L
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氮矽 DXC1065S2L详细资料。该芯片集成650V电模GaN HEMT和栅极驱动器及LDO,支持宽VCC范围(0 ~ 40V)和可编程开启dV/dt,导阻为 200mΩ,最大漏源极电流 10A,采用DFN6X8封装工艺,具有零反向恢复损耗,可应用在快充电源、LED照明驱动器、PFC电路、LLC转换器、无线电力传输等领域。
氮矽DXC1565S2F
氮矽 DXC1565S2F集成650V电模GaN HEMT和栅极驱动器,支持高重复输入±18V电压容限和极高的开关频率(>10 MHz)。导阻为 130mΩ,最大漏源极电流 15A,采用DFN8X8封装工艺,具有零反向恢复损耗,可应用在快充电源、LED照明驱动器、PFC电路、LLC转换器、无线电力传输等领域。
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在低功率应用中,DXC1565S2F可以采用反激式或PFC+反激式电路拓扑。这种拓扑结构简单、成本低,能够满足65W ≤ Po ≤ 100W的电源产品应用。在中等功率范围内,DXC1565S2F可以与其他GaN-HEMT器件搭配使用,采用PFC+反激式拓扑,支持100W < Po < 150W的电源产品应用。这种组合可以充分利用GaN-HEMT的高频特性,实现高效的电源转换。
对于高功率产品,DXC1565S2F可以采用PFC+LLC电路拓扑。这种拓扑结构可以充分利用LLC谐振技术的优点,实现高效率、高功率密度的电源转换。在PFC+LLC电路拓扑下,DXC1565S2F最高可支持300W ≤ Po < 500W的产品应用。这种高功率范围的电源产品通常用于服务器、数据中心等高负载设备来说,高效的电源管理能够显著降低能耗和散热成本。
氮矽DXC3065S2F
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氮矽 DXC3065S2F详细资料。该芯片集成650V电模GaN HEMT和栅极驱动器,支持高重复输入±18V电压容限和极高的开关频率(>10 MHz)。导阻为 80mΩ,最大漏源极电流 30A,采用DFN8X8封装工艺,具有零反向恢复损耗,可应用在快充电源、LED照明驱动器、PFC电路、LLC转换器、无线电力传输等领域。DXC3065S2F采用PFC+LLC的电路拓扑可支持300W ≤ Po < 500W电源产品的应用,详情可前往氮矽官网了解。
氮矽DXC3065S2TB
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氮矽 DXC3065S2TB详细资料。区别于GaN PIIP系列的其他产品,氮矽DXC3065S2TB首次在TO系列封装工艺上采用了埋阻封装,通过将上拉电阻集成到TO-247封装内,在节省了PCB占板面积的同时保证了开关波形的稳定,此外由于埋阻工艺可以有效减小寄生电感和寄生电阻,具有高可靠性和高效率的特点。内置 650V 耐压,80m Ω 导阻,最大漏源极电流30A的增强型氮化镓晶体管,集成驱动器的开关速度超10MHz,具有零反向恢复损耗。
氮矽DXC3510S2CA
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氮矽科技DXC3510S2CA是一款驱动集成氮化镓芯片,它具有许多出色的特性。这款芯片内部集成了一颗增强型低压硅基氮化镓和单通道高速驱动器,是一颗可承受100V耐压,12mΩ 导阻,最大漏源极电流35A的增强型氮化镓晶体管,具有零反向恢复损耗。采用DFN5×6封装,占板面积小,无反向恢复电荷,并且导通电阻极低。为高功率密度应用提供超小型化的解决方案。
Navitas纳微
纳微NV6113
NV6113内置独立的驱动器以及复杂的逻辑控制电路,支持5-15V的宽范围逻辑信号输入。内置300mΩ导阻、耐压650V的氮化镓开关管,支持2MHz开关频率。采用5*6mm QFN封装,节省面积。
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纳微通过将驱动器和氮化镓开关管以及逻辑电路集成在一个封装中,实现了高集成度,高可靠性的氮化镓功率芯片设计。
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纳微半导体 NV6113 详细资料。
纳微NV6115
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NV6115芯片内置驱动器以及复杂的逻辑控制电路,170mΩ导阻,耐压650V,支持2MHz开关频率,采用5*6mm QFN封装,节省面积,得益于NV6115内置驱动器,无需外置驱动器,更加节省PCB空间。
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NV6115详细资料。
纳微NV6117
纳微NV6117内置驱动器以及复杂的逻辑控制电路,耐压650V,120mΩ导阻,支持2MHz开关频率,采用5*6mm QFN封装,节省面积。
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相比NV6117散热升级,更大的散热焊盘,120mΩ导阻,内置驱动器支持10-30V供电。最高支持2MHz开关频率。
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纳微半导体NV6117详细资料。
纳微NV6123
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NV6123是NV6113的散热增强版,为高频率和软开关拓扑优化,内部集成驱动器,导阻300mΩ,6*8mm QFN封装。
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NV6123详细资料。
纳微NV6125
NV6125,内部集成氮化镓开关管、氮化镓驱动器以及逻辑电路,应用简单。
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NV6125采用QFN6*8mm封装,散热性能升级,175mΩ导阻,内置驱动器支持10-30V供电。最高支持2MHz开关频率。使用两颗并联降低导阻,满足大功率充电器应用。
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纳微半导体NV6125详细资料。
纳微NV6127
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NV6127内部集成氮化镓开关管、氮化镓驱动器以及逻辑电路,应用简单。NV6127采用QFN6*8mm封装,散热性能升级,125mΩ导阻,内置驱动器支持10-30V供电。最高支持2MHz开关频率。
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NV6127详细资料。
纳微NV6128
纳微半导体推出了新一代氮化镓功率芯片NV6128,其采用QFN6*8mm封装,在使用电流检测电阻时仍能得到增强的散热。NV6128内部整合集成栅极驱动器,支持10-30V供电,且导通压摆率可编程。
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具有开尔文源极,有效降低寄生参数对高频开关的影响。NV6128导阻为70mΩ,在纳微的氮化镓功率芯片中最低。芯片额定工作电压为650V,峰值耐压800V,在系统中的可靠性更高,支持2MHz高开关频率。
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纳微NV6128是GaNFast功率芯片的散热增强版本,为高频率和软开关拓扑优化。集成GaN FET,驱动器和逻辑保护器件,实现数字输入,功率输出的高性能功率模块,可以设计出更快更小更高速的电源。
纳微NV6128具有高速集成驱动器和工业标准的低寄生参数的超薄封装,允许设计师开发出简单快速而且可靠的解决方案,具有突破性的功率密度和效率。纳微的GaNFast功率芯片拓展了传统拓扑的使用范围,例如反激,半桥,准谐振等,MHz级工作频率可实现开创性的设计。
纳微NV6128可用于AC-DC开关电源,直流电压转换和逆变器应用,支持降压,升压,半桥和全桥拓扑,支持ACF拓扑,LLC准谐振及D类功放,支持准谐振反激拓扑。NV6128可用于快充适配器,笔记本适配器,LED照明,太阳能逆变器,电视机,无线充电,服务器,电信通讯及网络服务器的开关电源。
纳微NV6134A
氮化镓功率芯片来自Navitas纳微半导体,型号NV6134A,该芯片内置驱动器以及高精度无损耗电流采样电路,260mΩ导通电阻,耐压700V,支持2MHz开关频率,采用6*8mm QFN封装,节省面积。
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这款GaNFast功率集成电路集成了高性能模式GaN场效应管和集成栅极驱动器,实现了前所未有的高频和高效率运行。
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此外,还集成了GaNSense技术,能够实时、准确地感知电压、电流和温度,进一步提高性能和鲁棒性,而这是任何离散GaN或离散硅器件都无法实现的。
ST意法半导体
意法半导体MASTERGAN1
意法半导体的MASTERGAN1是一颗半桥氮化镓芯片,内置两颗GaN功率器件以及驱动器,采用9*9*1mm的QFN封装,集成度非常高。650V耐压,150mΩ导阻,工作电流10A。
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得益于氮化镓芯片内部集成半桥驱动器和GaN开关管,可以大幅减少外围的元件数量,同时方便PCB布局,实现灵活简洁快速的设计。这颗半桥氮化镓芯片适用于开发ACF和LLC架构的高性能电源产品。
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MASTERGAN1详细资料。
TagoreTech 泰高技术
泰高技术TTHB100NM
泰高技术 TTHB100NM 是一款集成2颗增强型氮化镓650V 100mΩ 氮化镓开关管及对应的驱动器的半桥功率芯片,用于高侧、低侧和电平转换。它内置了UVLO(欠压锁定)、过温和带故障输出信号的过电流保护,芯片内集成了用于高侧的启动电源。
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泰高技术 TTHB100NM 组成的氮化镓半桥,改为一颗器件取代,大大减小适配器初级元件数量和面积。
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泰高技术 TTHB100NM 具有12V~20V的宽电源工作范围,可应用在DC–DC转换、逆变器、手机/笔记本充电器、LED/电机驱动、图腾柱无桥PFC 应用、高频LLC转换器、服务器/AC-DC电源、有源钳位反激等场景中。
泰高技术 TTHB100NM 芯片采用低电感8mm×10mm QFN封装,低电感封装的集成驱动器允许在高压和高频中安全运行。开关频率高达2MHz,传输延迟低至50ns,支持50V/ns dV/dT 抗扰度。
泰高技术TP44200NM
泰高技术的氮化镓功率芯片TP44200NM,作为一款额定电压650V的大功率Superior GaN功率芯片,能满足中功率移动设备和消费类电力电子市场的需求,加速淘汰低速开关频率的传统硅芯片,抢占中功率充电市场。
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这款180mΩ TP44200NM采用5*7mm小型PQFN封装,拥有专利的集成散热技术,适用于高效率,高功率密度的电源系统,其产品的电流承载能力提高了50%。
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Superior GaN功率芯片集成了GaN Mosfet与GaN驱动器与保护控制功能,实现了使用简单,体积小,速度快,较高功率的性能。TP44200NM 与竞争对手的解决方案不同,不需要额外设计9V~30V电源单独给GaN Mosfet内部的GaN驱动器供电,这样就能替工程师省去麻烦。
TI德州仪器
德州仪器LMG3422
氮化镓功率器件采用 LMG3422R030 ,这是一款内部集成驱动器,保护功能和温度报告功能的氮化镓器件,面向硬开关拓扑应用。器件支持 2.2MHz 开关频率,支持 30V/ns 到 150V/ns 的压摆率。器件内部集成驱动器,并结合 TI 的低电感封装,可提供干净的开关和超小的振铃。
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LMG3422R030 内部集成电流检测,支持器件级的过流保护功能,支持逐周期过流保护和锁定的短路保护。
德州仪器LMG3622
LMG3622是德州仪器推出的一款 650V 120mΩ GaN 功率 FET,适用于开关模式电源应用。LMG3622通过在8mmx5.3mm QFN 封装中集成功率 FET 和栅极驱动器,简化了设计并减少了元件数量。
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LMG3622具备低静态电流和快速启动时间,支持转换器在轻负载条件下的高效率要求和突发模式运行。AUX静态电流为240μA,AUX待机静态电流仅为50μA,这意味着即使在待机模式下,器件也能保持低功耗状态,可以有效延长电池寿命、提高系统效率并减少能源浪费。
LMG3622的可编程导通压摆率提供了对电磁干扰(EMI)和振铃的有效控制,通过采用电流检测仿真技术,LMG3622相较于传统的电流检测电阻,能够显著降低功耗,并允许将低侧散热焊盘连接到冷却PCB的电源地,进一步提高了系统的效率和稳定性。
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为了保护系统安全,该器件还集成了多种保护特性,包括欠压锁定(UVLO)、逐周期电流限制和过热保护。过热保护功能通过开漏FLT引脚实时报告,有效防止了器件过载而导致的损坏。
充电头网总结
氮化镓技术的出现,通过降低开关损耗和导通阻抗,提高效率,降低发热,大大减小了快充充电器的体积。而合封芯片的出现更是进一步提高集成度,将传统初级电路中两三颗芯片才能实现的功能,由一颗芯片完成,从而大大简化设计,越来越多的厂商也开始发力这一领域。
合封驱动方案作为一种新型的驱动技术,有效减小了电路的体积和重量,高集成度的电路设计,降低了热阻抗,使得产品的散热效率更高,从而有效地降低了驱动方案的温度。
随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,氮化镓芯片将会在更多领域得到应用,为现代科技的发展带来更大的价值。同时,我们也期待着更多的科技企业能够投入到氮化镓技术的研发和应用中来,共同推动电力电子技术的不断发展和创新。
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