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TI新款车用GaN FET 提供高电源效率且密度加倍
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 报导】   2020年11月11日 星期三

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德州仪器(TI)拓展其高压电源管理产品组合,推出适用於汽车及工业应用的650-V 及 600-V 氮化??场效电晶体(GaN FET),整合快速开关的 2.2-MHz 闸极驱动器,相较於既有解决方案,其能协助工程师实现电源密度加倍、效率高达99%,且电磁尺寸缩小59%。TI 运用特殊氮化??及矽基氮化??(GaN-on-Si)基板技术,研发最新场效应电晶体 (FET),在成本与供应链方面均优於碳化矽等其他基板材质。

汽车电气化正颠覆汽车产业,消费者也希??充电能更快速、续航力更长,故工程师必须设计出体积更小、重量更轻的车载系统。有了 TI 最新的车用 GaN FET,相较於矽或碳化矽解决方案,电动车车载充电器和 DC/DC 转换器尺寸可减半,进而延长电池续航力、提升系统可靠度、降低设计成本。在工业设计中,AC/DC 供电应用(如 5G 电信整流器、伺服器电源供应器)重视低损耗及缩减的电路板面积,新装置可达到高效率及电源密度要求。

在高电压、高密度应用中,缩小电路板面积为重要设计考量。当电子系统尺寸缩小後,其中元件也须随之缩小,并缩短元件彼此间的距离,TI 最新GaN FET整合快速开关驱动器、内部保护及温度感测,协助工程师达到高性能,同时缩小电源管理设计的电路板空间。这项整合搭配 TI 氮化??技术的高电源密度,让工程师设计分离式解决方案时,不需使用十多项元件;此外,在半桥式配置中,每个 30-m? FET 可支援最高4 kW的电源转换。

氮化??具备快速开关优势,能打造体积更小、重量更轻、效率更高的电源系统,过去为了提高开关速度,总得牺牲功率。为了减少功率损耗,最新GaN FET 运用 TI的理想二极体模式。以PFC为例,相较於分离式的氮化??和碳化矽金属氧化物矽FET (MOSFETs),理想二极体模式减少的第三象限损耗高达66%;理想二极体模式不需要自适应性死区控制(adaptive dead-time control),故可降低韧体复杂度及缩短研发时间。

提升散热性能

TI GaN FET封装热阻抗比竞品低23%,因此工程师可选用较小的散热片,并简化热能设计,新装置提供最大热能设计弹性,不论是何种应用,均可选择上侧或下侧冷却封装,且FET内建数位温度通报功能,可达到主动式电源管理,有助於工程师在各种负载及运作条件下,最隹化系统散热性能。

TI 高压电源??总裁 Steve Lambouses指出,工业和汽车应用愈来愈需要在更小的空间内提供更大的电源,设计人员推出的电源管理系统必须具备实证,以便在终端设备内长期稳定运作,TI 研发氮化??技术,完成超过4000万小时可靠性测试,以及超过5 GWh的电源转换应用测试,协助工程师在各市场满足终生可靠的要求。

Strategy Analytics动力系统、车体、底盘与安全服务总监 Asif Anwar表示,氮化??等宽能隙半导体技术将种种实际技术带入电力电子领域,但目前在xEV市场的普及率仍有限,尤其是高电压系统。TI在电源管理市场投资研发逾十年,塑造出独特的全方位策略,以独有的矽基氮化??装置,结合最隹化的矽驱动器技术,成功将氮化??导入新应用。

關鍵字: TI 
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