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氮化镓材料功率开云棋牌官网在线客服器件开启普及应用大幕

2018-12-11
作者:于寅虎
来源:电子技术应用
关键词: 英飞凌 GaN 功率器件

编者按:近几年来,以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)材料为代表的第三代开云棋牌官网在线客服器件研发进程不断加快,最近两年包括英飞凌、德州仪器、日本松下、安森美意法开云棋牌官网在线客服等功率器件供应商,纷纷开始量产和供应氮化镓开云棋牌官网在线客服功率器件,从而即将拉开此类器件大规模普及应用的序幕。


  作为业界最先被看好的第三代开云棋牌官网在线客服材料,第一个氮化镓器件直到2010年才实现商用,然而其特性带给业界巨大的想像空间,氮化镓功率器件市场预计将在2021年达到3亿美元,2016年到2021年的复合年增率为86%。

  因此,氮化镓器件市场吸引了诸多参与者,这里面既包括EPC、GaN System、Transphorm、Navitas等初创新秀,这些初创企业大多选择代工厂制造模式,主要使用台积电(TSMC)、Episil或X-FAB作为首选伙伴。与此同时,有着截然不同特征的公司与功率器件行业巨头如英飞凌、安森美、意法开云棋牌官网在线客服、松下和德州仪器也都加快了研发步伐,纷纷拿出看家本领在氮化镓功率器件竞技场展开竞争。

  氮化镓功率器件领域最近引人关注的消息是,英飞凌公司宣布了其600V的CoolGaN增强型HEMT正式开始量产,同时配备了为其专门优化的氮化镓开关管专用驱动集成电路EiceDRIVER。

这款氮化镓功率器件的推出,使得英飞凌成为目前市场上唯一一家提供涵盖硅(Si)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等材料的全系列功率产品的公司。

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  英飞凌大中华区副总裁潘大伟兴奋地对记者表示,CoolGaN作为英飞凌氮化镓系列产品的品牌,未来将会助推英飞凌成为氮化镓功率器件行业领导者。

  英飞凌最新发布的CoolGaN 600 V增强型HEMT采用可靠的常闭概念,它经专门优化,可实现快速开通和关断。它们可在开关模式电源(SMPS)中实现高能效和高功率密度,其优值系数(FOM)在当前市场上的所有600 V器件中首屈一指。

  来自英飞凌科技奥地利股份有限公司资深市场营销经理邓巍博士,专程从国外飞来协助此次CoolGaN 600 V增强型HEMT在中国地区的发布,他用详实的实验数据介绍了这款最新氮化镓产品,。

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  据邓巍介绍,CoolGaN 600 V增强型HEMT在功率因数校正(PFC)变流器里具有超高的能效(2.5 kW PFC能效 > 99.3%),相同能效下的功率密度可达到160 W / in3(3.6 kW LLC能效 > 98%),在谐振拓扑中,CoolGaN线性输出电容可将死区时间缩短至八分之一到十分之一。

  CoolGaN采用专利的常闭式概念栅极解决方案,使得器件可以实现更长使用寿命。CoolGaN开关的栅极电荷极低,且具有极少输出电容,可在反向导通状态下提供优异的动态性能,进而大幅提高工作频率,从而通过缩小被动元器件的总体尺寸,提高功率密度。

  CoolGaN技术整合了英飞凌公司和其收购的IR公司的氮化镓专利,同时联合日本松下公司以及知名高校的创新成果,CoolGaN的专利技术只有英飞凌和松下有权使用。

  潘大伟介绍,CoolGaN拥有行业领先的可靠性,在质量控制过程中不仅对器件本身进行全面测试,而且对其在应用环境中的性能进行全面测试,这确保了CoolGaN开关满足甚至优于最高质量标准。

  为了更好地发挥CoolGaN 600 V增强型HEMT器件的优异性能,英飞凌同时发布了与其配套使用的专用驱动电路EiceDRIVER,以确保CoolGaN开关实现强健且高效的运行,同时最大限度地减少工程师研发工作量,加快将产品推向市场。

  据邓巍介绍,不同于传统功率MOSFET的栅极驱动集成电路,这个针对英飞凌CoolGaN量身定制的栅极驱动集成电路可提供负输出电压,以快速关断氮化镓开关。在开关应处于关闭状态的整个持续时间内,GaN EiceDRIVER IC可以使栅极电压稳定保持为零。这可保护氮化镓开关不受噪音导致误接通的影响,哪怕是首脉冲,这对于SMPS实现强健运行至关重要。

  氮化镓栅极驱动集成电路可实现恒定的GaN HEMT开关转换速率,几乎不受工作循环或开关速度影响,确保运行稳健性和很高能效,大大缩短研发周期。它集成了电隔离,可在硬开关和软开关应用中实现强健运行。它还可在SMPS一次侧和二次侧之间提供保护,并可根据需要在功率级与逻辑级之间提供保护。

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  宝威亚太电子(深圳)有限公司是第一批采用英飞凌CoolGaN 600 V增强型HEMT和驱动集成电路的企业之一,该公司成功设计了一款应用于数据中心的基于氮化镓功率器件的6KW的AC/DC电源,其中使用了英飞凌8*8mm的IGLD60R070D1器件,这款贴片封装的器件可以在效率、散热和空间优化方面提供了平衡的解决方案。

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  宝威亚太电子(深圳)有限公司研发部电子设计助理经理陈伟表示,采用氮化镓功率器件完成电源设计需要新的设计方法和理念,特别是器件驱动电路的设计有很大变化,更需要得到器件供应商的技术支持。虽然传统的电源设计方案更安全,但是同时满足客户高功率密度、高效率和小型化等需求时,氮化镓功率器件是目前惟一的选择。

  展望氮化镓器件的应用前景,潘大传认为,在不同的目标应用中,电源领域是目前最大的应用市场。高压和低压氮化镓功率器件为交流-直流(AC/DC)、隔离型直流(isolated DC/DC)、负载点(point of load)功能带来附加值。电源领域将成为氮化镓的主流应用,氮化镓也将在电源领域发挥越来越重要的作用,如企业级超大规模数据中心服务器、通信整流器、适配器、充电器、SMPS和无线充电设施等。

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