開關(guān)損耗創(chuàng)新

為了獲得出色的器件性能和 FoM，對半導體技術(shù)進行投資顯然是必要的。這可能包括用于改進現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新，或者開發(fā)本質(zhì)上性能更好的新材料，例如用于更高電壓開關(guān)應用的氮化鎵 (GaN) 技術(shù)。

圖 7 比較了使用德州儀器 (TI) 的不同電源處理技術(shù)的 3.3V 至 1.8V 降壓轉(zhuǎn)換器。TPS54319 采用 TI 以前的電源處理節(jié)點，而 TPS62088 采用 TI 的新電源處理節(jié)點，其具有更低的 RQ FoM。如效率曲線所示，與以 2MHz 頻率進行開關(guān)的 TPS54319 相比，TPS62088 能夠以 4MHz 頻率進行開關(guān)，同時保持幾乎相同的效率。這可以使外部電感器的尺寸減半。此外，由于 TI 的新型電源處理節(jié)點還可以顯著降低 R_SP，因此整體封裝尺寸從 4mm² 下降到了 0.96mm²。盡管從功率密度的角度來看，這種尺寸減小非常具有吸引力，但它也帶來了與溫升有關(guān)的挑戰(zhàn)，我們將在下一部分中討論這一問題。

TPS54319 的開關(guān)頻率為 2MHz，并采用 TI 以前的電源處理節(jié)點，而 TPS62088 的開關(guān)頻率為 4MHz，采用 TI 的新電源處理節(jié)點，并具有改進的開關(guān) FoM。

GaN 集獨特的零反向恢復、低輸出電荷和高壓擺率于一體，實現(xiàn)了新的圖騰柱拓撲，例如無橋功率因數(shù)校正。這些拓撲具有硅 MOSFET 無法實現(xiàn)的更高效率和功率密度。圖 8 比較了 TI 的 GaN 技術(shù)在 600V 電壓下與業(yè)界出色的碳化硅 (SiC) 和超結(jié)硅器件。TI GaN 技術(shù)可顯著降低損耗，從而實現(xiàn)更高的頻率。