重磅發(fā)布！TI發(fā)布首款汽車級(jí)GaN FET：功率密度翻倍，效率達(dá)99%！

(電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道 文/章鷹)近日，著名調(diào)研機(jī)構(gòu)Omdia 的《2020 年 SiC 和 GaN 功率半導(dǎo)體報(bào)告》顯示，在混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車、電源和光伏逆變器需求的拉動(dòng)下，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）功率半導(dǎo)體的新興市場(chǎng)預(yù)計(jì)在 2021 年突破 10 億美元。

氮化鎵是一種寬能隙半導(dǎo)體材料，相較于傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體，氮化鎵能夠提供顯著的優(yōu)勢(shì)來支援功率應(yīng)用，這些優(yōu)勢(shì)包括在更高功率獲取更大的節(jié)能效益，以致寄生功耗大幅度降低；氮化鎵技術(shù)也容許更多精簡元件的設(shè)計(jì)以支援更小的尺寸外觀。此外，，相校于硅基元件，氮化鎵元件切換速度增快達(dá)10倍，同時(shí)可以在更高的溫度下運(yùn)作，這些強(qiáng)大的材料特性讓氮化鎵廣泛適用于具備100伏與600伏兩種電壓范疇之持續(xù)成長的汽車、工業(yè)、電信、以及特定消費(fèi)性電子應(yīng)用產(chǎn)品。

11月10日，在線上發(fā)布會(huì)上，德州儀器高壓電源應(yīng)用產(chǎn)品業(yè)務(wù)部氮化鎵功率器件產(chǎn)品線經(jīng)理Steve Tom，宣布TI發(fā)布其首款集成了驅(qū)動(dòng)器、保護(hù)和有源電源管理功能的汽車級(jí)GaN FET，新產(chǎn)品是TI針對(duì)氮化鎵產(chǎn)品的戰(zhàn)略性投資，這些新產(chǎn)品的創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在哪些方面？

碳化硅新品的優(yōu)勢(shì)

在電源管理領(lǐng)域，Steve Tom認(rèn)為，TI可以在五個(gè)最具有挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域提供解決方案：包括功率密度、低EMI、低靜態(tài)電流、低噪聲高精確度和隔離。

在汽車、工業(yè)領(lǐng)域、消費(fèi)領(lǐng)域，電源管理無處不在，傳統(tǒng)解決方案中，工程師通常要在低成本、高可靠性、小體積以及優(yōu)秀系統(tǒng)性方面有所取舍。得益于GaN的優(yōu)質(zhì)特性，TI GaN可以改變這種情況。

TI對(duì)GaN采取的硅基氮化鎵，我們將驅(qū)動(dòng)集成在了硅基層上，可以提供更可靠、更具成本優(yōu)勢(shì)、更加實(shí)用的GaN解決方案。

得益于TI GaN集成的優(yōu)勢(shì)，功率密度增加到非常大，能夠提供大于150 V /ns和大于2.2 MHz的業(yè)界更快切換速度。高壓擺率和高切換速度能夠?qū)㈦娐分械拇旁p少的更小，通過集成可以將功率磁元件體積減少59%，以及減少十多個(gè)組件需求。

集成的驅(qū)動(dòng)就像芯片的大腦一樣，可以給我們一些額外的功能。比如TI的智能死區(qū)自適應(yīng)功能，就可以減少設(shè)備在死區(qū)的時(shí)間，從而將PFC中第三項(xiàng)象限損耗降低了66%。

封裝技術(shù)也十分重要，TI GaN新品采用極具創(chuàng)新性的12×12 QFN封裝。對(duì)比其他水平接近的友商來說，這家公司提供的技術(shù)能夠減少23%的熱阻抗。另外，集成驅(qū)動(dòng)讓我們可以控制可靠性、成本、以及產(chǎn)品的質(zhì)量。

Steve Tom重點(diǎn)介紹兩款新品：LMG3525R030-Q1和LMG3425R030。LMG3525R030-Q1是650-V汽車GaN FET，具有集成驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)功能。

對(duì)于轉(zhuǎn)換器來說，通過使用GaN可以提升汽車的充電速度及駕駛里程。此外，車載充電器可以得到更高的效率和更輕的重量。我們兩款新品：LMG3525R030-Q1，650V汽車GaN FET，具有集成驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)功能，對(duì)于轉(zhuǎn)換器來說，使得充電器得到更高效率，更輕盈的重量。

與現(xiàn)有的硅基產(chǎn)品對(duì)比，可將電動(dòng)汽車車載充電器尺寸減少50%，快速切換，2.2MHz集成。這款產(chǎn)品面向未來，預(yù)測(cè)為車載充電器帶來更小空間，更強(qiáng)的可靠性，為汽車解決方案提供更大的優(yōu)勢(shì)。

我們可以提供評(píng)估板，和客戶要求的資料。這塊評(píng)估板用了兩塊LMG3525 30mΩ GaN FET并在半橋中配置了所有必需的偏置電路和邏輯/功率電平轉(zhuǎn)換功能。還有一點(diǎn)非常重要的是，這塊評(píng)估板可以轉(zhuǎn)換高達(dá)5000瓦的功率。

LMG3425R030針對(duì)工業(yè)方面的。從圖中可以看到，充電樁應(yīng)用可以使用這款工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。這款元器件的優(yōu)勢(shì)在于功率密度的加倍，并能實(shí)現(xiàn)99%的效率，在類似于圖騰柱PFC中可以做廣泛的應(yīng)用。

這款LMG3425可以在工業(yè)中具有非常廣泛的應(yīng)用。比如在5G、電信、服務(wù)器等方面，電源的AC/DC轉(zhuǎn)換中可以有非常廣泛的應(yīng)用。通常在傳統(tǒng)的應(yīng)用中，在非常高的效率、功率密度以及非常低的成本中必須要有所取舍。但是，GaN可以達(dá)到99%的效率，同時(shí)也可以在成本方面非常具有競爭力。

這款產(chǎn)品同樣推出了評(píng)估板，集成了兩個(gè)FET在一個(gè)半橋模式下，這款產(chǎn)品是從底部進(jìn)行冷卻，可獲取高達(dá)4000瓦的效率。這款產(chǎn)品同樣配置有插座式外部連接，可輕松與外部功率級(jí)連接，可以非常方便的設(shè)計(jì)在現(xiàn)有的產(chǎn)品中。

TI為何會(huì)選擇硅基氮化鎵？Steve Tom的解釋是：“選擇硅基氮化鎵是集成了驅(qū)動(dòng)，我們的驅(qū)動(dòng)是基于硅的，使得TI可以更好的集成，硅基氮化鎵可以使得成本更低，使消費(fèi)者拿到成本更加低廉的產(chǎn)品。TI對(duì)于硅可以進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，我們選擇了硅基氮化鎵，一是可以降低成本，二是可以進(jìn)行非常大規(guī)模和可靠的生產(chǎn)。”

TI 在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域的四大戰(zhàn)略投資

TI對(duì)于汽車設(shè)計(jì)具有非常全面的戰(zhàn)略性投資，可以在下面4個(gè)領(lǐng)域看到。包括先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、信息娛樂系統(tǒng)、混合動(dòng)力、電動(dòng)和動(dòng)力總成系統(tǒng)，車身電子元件和照明。

汽車需要非常多層級(jí)的電源轉(zhuǎn)化，除了車載充電器外，GaN可以被應(yīng)用在高壓的DC/DC的轉(zhuǎn)化方面。據(jù)悉，TI的GaN晶體管被采用，用于電信、服務(wù)器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、筆記本電腦適配器和電動(dòng)汽車的板載充電器等各種應(yīng)用。