GaN：突破功率密度和效率界限
設(shè)計功耗更低、尺寸更小、更快更炫酷的系統(tǒng)
什么是氮化鎵 (GaN)？
氮化鎵 (GaN) 是一款寬帶隙半導(dǎo)體，與傳統(tǒng)的硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 和絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 相比，它可以實現(xiàn)更高的功率密度和效率。GaN 能夠比純硅解決方案更有效地進(jìn)行電量處理，將功率轉(zhuǎn)換器的功率損耗降低 80%，并更大限度地減少對添加冷卻器件的需求。通過將更多的電量存儲在更小的空間內(nèi)，GaN 可以讓您設(shè)計更小更輕的系統(tǒng)。?
電力電子產(chǎn)品的下一次革命已然來臨
借助 TI GaN 革新您的高電壓系統(tǒng)。觀看視頻，了解我們的 GaN 技術(shù)如何幫助工程師縮短高電壓電源轉(zhuǎn)換設(shè)計的面市時間，同時降低系統(tǒng)成本和減少環(huán)境影響。
我們 GaN 技術(shù)的優(yōu)勢
開關(guān)速度更快、效率更高
我們具有集成驅(qū)動器的 GaN FET 可實現(xiàn) 150V/ns 的開關(guān)速度。這些開關(guān)速度與低電感封裝相結(jié)合，可降低損耗、提供干凈的開關(guān)功能并更大限度地減少振鈴。
系統(tǒng)尺寸更小、功率密度更高
我們的 GaN 器件具有更快的開關(guān)速度，可幫助您實現(xiàn)超過 500kHz 的更高開關(guān)頻率，從而將磁性元件尺寸縮減高達(dá) 60%、減小系統(tǒng)尺寸并降低系統(tǒng)成本。
專為可靠性而構(gòu)建
我們的 GaN 器件采用專有的硅基 GaN 工藝且已經(jīng)過超過 8,000 萬小時的可靠性測試，并結(jié)合了保護(hù)功能，旨在確保高電壓系統(tǒng)的安全。
專用設(shè)計工具和資源
借助我們的 GaN 設(shè)計資源縮短產(chǎn)品面市時間，這些資源包括功率損耗計算器、用于電路仿真的 PLECS 模型以及用于在更大系統(tǒng)中進(jìn)行測試和運行的評估板。
了解特色應(yīng)用
采用 TI GaN 技術(shù)可達(dá)到 80 Plus? 鈦金標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn) 96.5% 的總能效以及超過 100W/in^3 的功率密度
使用我們的 GaN 器件設(shè)計支持存儲、云應(yīng)用、中央計算能力和更多功能的電信和服務(wù)器系統(tǒng)。我們的設(shè)計能夠達(dá)到 80? Plus 鈦金標(biāo)準(zhǔn)，并實現(xiàn) 99% 以上的功率因數(shù)校正 (PFC) 效率，可以幫助滿足您對能效的設(shè)計要求。
優(yōu)點
- GaN 在圖騰柱無橋 PFC 拓?fù)渲锌蓪崿F(xiàn) >99% 的效率
- 在隔離式直流/直流轉(zhuǎn)換器中實現(xiàn) >500kHz 的開關(guān)頻率，從而縮小磁性元件尺寸
- 集成的柵極驅(qū)動器可減少寄生損耗并使系統(tǒng)級設(shè)計更簡單
特色資源
- PMP20873 – 效率高達(dá) 99% 且基于 GaN 的 1kW CCM 圖騰柱功率因數(shù)校正 (PFC) 轉(zhuǎn)換器參考設(shè)計
- TIDA-010062 – 1kW、80+ Titanium、GaN CCM 圖騰柱無橋 PFC 和半橋 LLC（具有 LFU）參考設(shè)計
- LMG3422R030 – 具有集成驅(qū)動器、保護(hù)和溫度報告功能的 600V 30m? GaN FET
- LMG3422R050 – 具有集成驅(qū)動器、保護(hù)和溫度報告功能的 600V 50m? GaN FET
- LMG3411R150 – 具有集成驅(qū)動器和逐周期過流保護(hù)功能的 600V 150mΩ GaN
借助我們的 GaN 技術(shù)，可在雙向交流/直流功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中實現(xiàn)超過 1.2kW/L 的功率密度
使用我們的 GaN 器件開發(fā)由太陽能和風(fēng)能供電的系統(tǒng)，該器件能夠幫助您設(shè)計更小、更高效的交流/直流逆變器和整流器以及直流/直流逆變器。借助支持 GaN 技術(shù)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換，將儲能系統(tǒng)集成到光伏逆變器中來減少對電網(wǎng)能源的依賴。
優(yōu)勢
- 比現(xiàn)有交流/直流和直流/直流轉(zhuǎn)換器的功率密度高 3 倍 (>1.2kW/L) 且重量更輕。
- 與 SiC FET 相比，GaN 的 140kHz 快速開關(guān)屬性將功率密度提高了 20%
- 由于采用較低成本的磁性元件，具有和 2 級 SiC 拓?fù)湎嗤南到y(tǒng)成本
特色資源
- TIDA-010210 – 基于 GaN 的 11kW 雙向三相 ANPC 參考設(shè)計
- LMG3422R030 – 具有集成驅(qū)動器、保護(hù)和溫度報告功能的 600V 30m? GaN FET
- LMG3522R030-Q1 – 具有集成驅(qū)動器、保護(hù)和溫度報告功能的汽車類 650V 30m? GaN FET
- LMG3422R050 – 具有集成驅(qū)動器、保護(hù)和溫度報告功能的 600V 50m? GaN FET
- 針對太陽能串式逆變器和儲能系統(tǒng)的電源拓?fù)渥⒁馐马?(Rev. A) – 應(yīng)用手冊
- 用于電動汽車充電站和儲能型逆變器應(yīng)用電源設(shè)計的 GaN – 視頻系列
開發(fā)可減小尺寸并實現(xiàn) 95% 以上系統(tǒng)效率的交流/直流解決方案，從而簡化熱設(shè)計
我們的集成式低功耗 GaN 器件可為消費者日常使用的應(yīng)用（例如手機(jī)和筆記本電腦適配器、電視電源單元和 USB 壁式插座）帶來功率密度和效率優(yōu)勢。?
優(yōu)勢：
- 系統(tǒng)效率 >95%
- 將消費類交流/直流解決方案尺寸最多減小 50%
- 集成電流檢測功能可提高效率并減小印刷電路板尺寸
特色資源
- TIDA-050074 – 基于 GaN 的 140W USB PD3.1 USB-C? 適配器參考設(shè)計
- TIDA-050072 – 基于 GaN 的 65W USB PD3.0 USB-C 適配器參考設(shè)計
- PMP22244 – 具有 GaN 參考設(shè)計的 60W USB Type-C? 高密度有源鉗位反激式控制器
- 利用 TI GaN 中的集成電流檢測功能更大限度提高系統(tǒng)效率 – 應(yīng)用簡報
- The benefits of low-power GaN in common AC/DC power topologies – 技術(shù)文章
采用 TI GaN 技術(shù)在電動汽車中實現(xiàn)高功率密度
混合動力汽車和電動汽車的新一代車載充電器 (OBC) 及直流/直流降壓轉(zhuǎn)換器將使用 GaN 功率器件，用于提高開關(guān)頻率并縮小磁性元件尺寸。與基于硅和 SiC 的 OBC 相比，這種更高的開關(guān)頻率和更小的尺寸可提高功率密度。
優(yōu)點
- 3.8kW/L 的功率密度表示在同一容量下的功率比 SiC 大
- >500kHz 的 CLLLC 開關(guān)頻率和 120kHz 的 PFC 開關(guān)頻率
- 96.5% 的組合系統(tǒng)級效率
- 集成柵極驅(qū)動器簡化了系統(tǒng)級設(shè)計
特色資源
- LMG3522R030-Q1 – 具有集成驅(qū)動器、保護(hù)和溫度報告功能的汽車類 650V 30m? GaN FET
- POWERSTAGE-DESIGNER – 適用于常用開關(guān)模式電源的 Power Stage Designer? 軟件工具
客戶成功案例
了解我們的客戶對 TI GaN 技術(shù)的看法，以及該技術(shù)如何幫助客戶實現(xiàn)更小型、更可靠、更高效的高電壓設(shè)計。
Chicony Power
"GaN 使電源設(shè)計發(fā)生了革命性的變化。它的高頻開關(guān)特性和較低的導(dǎo)通阻抗是提升電源產(chǎn)品效率和減小其尺寸的決定性因素，可顯著減少電源產(chǎn)品使用的能耗和物料，并為 Chicony Power 的綠色設(shè)計理念帶來新的機(jī)遇。"
- Yang Wang |?Chicony Power，研發(fā)副總裁
LITEON
"在開發(fā)新一代高端服務(wù)器電源的過程中，LITEON 借助出色的研發(fā)團(tuán)隊和先進(jìn)的材料技術(shù)來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。LITEON 通過利用 TI 的 GaN 解決方案，在業(yè)內(nèi)率先滿足了數(shù)據(jù)中心的節(jié)能要求。"
- Todd Lee |?LITEON Technology，云基礎(chǔ)設(shè)施平臺和解決方案部研發(fā)高級總監(jiān)
Delta
"GaN 的應(yīng)用融合了 Delta Electronics?在高效電力電子裝置領(lǐng)域的核心專業(yè)知識，用于更大限度地提高功率密度，同時不會降低效率性能。歸根結(jié)底，GaN 技術(shù)打開了通往新產(chǎn)品世界的大門，而這在此之前是不可能的。"
- Kai Dong | Delta Electronics，定制設(shè)計業(yè)務(wù)部研發(fā)經(jīng)理
探索特色產(chǎn)品
特色產(chǎn)品類別
使用 GaN 功率級進(jìn)行設(shè)計
我們具有集成驅(qū)動器和保護(hù)功能的 GaN FET 產(chǎn)品系列可幫助您實現(xiàn)高功率密度和整個生命周期內(nèi)的可靠性，以及比同類競爭解決方案更低的系統(tǒng)成本。
使用 GaN 智能電源模塊 (IPM) 進(jìn)行設(shè)計
我們的 GaN IPM 產(chǎn)品系列有助于更大限度地提升高壓電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用中的電源效率。
使用集成 GaN 反激式轉(zhuǎn)換器進(jìn)行設(shè)計
與同類競爭解決方案相比，我們具有集成 GaN 場效應(yīng)晶體管 (FET) 的反激式轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品系列可實現(xiàn)簡化的設(shè)計、更小的尺寸和更低的系統(tǒng)成本。
繼續(xù)您的高電壓設(shè)計
設(shè)計高效的高電壓電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)只是在高電壓應(yīng)用設(shè)計中面臨的眾多挑戰(zhàn)之一。請訪問我們的高電壓技術(shù)頁面，詳細(xì)了解我們的電源轉(zhuǎn)換、電流和電壓檢測、隔離和實時控制技術(shù)，并了解在您的下一個高電壓設(shè)計中選擇 TI 的好處。