簡述納微GaNSense技術(shù)及專利布局

充電器，已經(jīng)成為每個人的生活必需品。充電器的結(jié)構(gòu)是否緊湊，能否提供更高的功率和更短的充電時間，對消費電子企業(yè)和消費者都非常重要，在這種背景下，讓氮化鎵已成為電源適配器和充電器的首選技術(shù)。

談到氮化鎵技術(shù)，必須要從納微半導(dǎo)體聊起，納微半導(dǎo)體是一家氮化鎵功率芯片公司，是世界上唯一一家將氮化鎵器件、驅(qū)動、控制和保護(hù)功能集成在一顆芯片中，降低氮化鎵應(yīng)用門檻的半導(dǎo)體公司。今年9月，納微半導(dǎo)體正式發(fā)布了NV624X 半橋氮化鎵功率芯片，它采用了由納微半導(dǎo)體在2021年11月推出的GaNSense技術(shù)。

納微GaNSense技術(shù)有何厲害之處?該技術(shù)可減少25%的能量損耗，從而實現(xiàn)更小、更輕、更快的充電性能，獲得更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，GaNSense從檢測到保護(hù)僅需30納秒，比傳統(tǒng)分立式氮化鎵方案快了6倍，實現(xiàn)了前所未有的自動保護(hù)。能夠獲得這些最強性能，得從一項核心技術(shù)說起，無損電流感測。

何為無損電流感測?下圖為納微官網(wǎng)給出的資料中所展示的現(xiàn)有電流感測與納微無損電流感測的對比圖。

圖1

圖片來源于納微官網(wǎng)手冊《AN018：新型采用GaNSense 技術(shù)的GaNFast 系列半橋功率芯片》

在檢測下管流經(jīng)的周期電流時，圖中左側(cè)的現(xiàn)有技術(shù)需要在下管的源極連接和PGND之間放置一個外部電流檢測電阻Rcs。使用外部電流檢測電阻會增加系統(tǒng)導(dǎo)通損耗，在PCB上產(chǎn)生熱點，并降低整體系統(tǒng)效率。而納微通過集成在GaN芯片CS處的無損電流感測技術(shù)，避免了較大的檢測電阻。

納微的GaNSense無損電流感測技術(shù)是否有專利，布局情況如何呢?截至目前為止，納微半導(dǎo)體早在2018年11月14日，就開始圍繞該項技術(shù)進(jìn)行專利了布局，已布局了7件專利，這7件專利屬于同族，其中4件已經(jīng)拿到專利授權(quán)，而且這些專利布局在了美國、中國、中國臺灣，(TWI748284B、US10666147B1、US11251709B2、US10931200B2、CN111193395A、TW202209787A、US20220231606A1)。

以下就基于中國同族專利CN111193395A來對納微的GaNSense無損電流感測技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。圖2為該專利中電流檢測FET 4000的示意圖，根據(jù)專利中的記載，該電流檢測FET可以連接在半橋式功率轉(zhuǎn)換電路中，從而完成對上橋或下橋的電流檢測。其中包括主FET 4010、檢測FET 4020和感測電阻器4030，具體連接方式如圖中所示，通過柵極G處來控制主FET 4010和檢測FET 4020的開關(guān)，通過輸出節(jié)點DET處對電流進(jìn)行檢測。

圖2

在專利中，其進(jìn)一步限定了電阻器4030的電阻值需要足夠低，使得當(dāng)主FET 4010和檢測FET 4020均傳導(dǎo)時，通過主FET 4010的電流與通過檢測FET 4020的電流的比率大體上等于主FET 4010的寬度除以長度與檢測FET 4020的寬度除以長度的比率(核心發(fā)明點之一)。

在具體實施例中，主FET 4010的寬度除以長度是檢測FET 4020的寬度除以長度的約5、約10、約25等倍數(shù)，使得流經(jīng)主FET 4010的電流更大。通過這種分流的方式，可以將電流檢測的損耗降低到很小。

圖3中展示了專利中電流檢測FET的整體控制結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)其轉(zhuǎn)換器的控制方案，控制器4650控制電流檢測FET 4620導(dǎo)通，在一段時間后，如果節(jié)點AVI處的電壓已增加到閾值以上，控制器4650控制電流檢測FET 4620關(guān)斷，即，電流檢測FET 4620傳導(dǎo)的電流大于閾值時，控制器4650控制其關(guān)斷，防止過流。

圖3

以上就是納微關(guān)于GaNSense無損電流感測技術(shù)的主要方案內(nèi)容，另外，值得一提的是，在這7件同族專利中，CN111193395A、US10666147B1、TWI748284B這三件專利并未在權(quán)利要求中限定上述電路只能應(yīng)用在基于氮化鎵的芯片上，因此其專利保護(hù)范圍較大，對競爭對手有較強的限制。

納微半導(dǎo)體去年發(fā)布的核心技術(shù)，早在4年前申請的專利中就能看到蹤跡，因此，想了解一項技術(shù)的發(fā)展，或競爭對手的動態(tài)，從專利入手不失為一個好的情報獲取方式。

作者簡介：

龐濱洋，超凡知識產(chǎn)權(quán)檢索分析師，具有7年知識產(chǎn)權(quán)從業(yè)經(jīng)驗，擅長集成電路領(lǐng)域的專利檢索與分析。

審核編輯：湯梓紅