重磅发布！TI发布首款汽车级GaN FET：功率密度翻倍，效率达99%！-电子发烧友网

(电子发烧友网报道文/章鹰)近日，著名调研机构Omdia 的《2020 年 SiC 和 GaN 功率半导体报告》显示，在混合动力及电动汽车、电源和光伏逆变器需求的拉动下，碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）功率半导体的新兴市场预计在 2021 年突破 10 亿美元。

氮化镓是一种宽能隙半导体材料，相较于传统的硅基半导体，氮化镓能够提供显著的优势来支援功率应用，这些优势包括在更高功率获取更大的节能效益，以致寄生功耗大幅度降低；氮化镓技术也容许更多精简元件的设计以支援更小的尺寸外观。此外，，相校于硅基元件，氮化镓元件切换速度增快达10倍，同时可以在更高的温度下运作，这些强大的材料特性让氮化镓广泛适用于具备100伏与600伏两种电压范畴之持续成长的汽车、工业、电信、以及特定消费性电子应用产品。

11月10日，在线上发布会上，德州仪器高压电源应用产品业务部氮化镓功率器件产品线经理Steve Tom，宣布TI发布其首款集成了驱动器、保护和有源电源管理功能的汽车级GaN FET，新产品是TI针对氮化镓产品的战略性投资，这些新产品的创新点体现在哪些方面？

碳化硅新品的优势

在电源管理领域，Steve Tom认为，TI可以在五个最具有挑战的前沿领域提供解决方案：包括功率密度、低EMI、低静态电流、低噪声高精确度和隔离。

在汽车、工业领域、消费领域，电源管理无处不在，传统解决方案中，工程师通常要在低成本、高可靠性、小体积以及优秀系统性方面有所取舍。得益于GaN的优质特性，TI GaN可以改变这种情况。

TI对GaN采取的硅基氮化镓，我们将驱动集成在了硅基层上，可以提供更可靠、更具成本优势、更加实用的GaN解决方案。

得益于TI GaN集成的优势，功率密度增加到非常大，能够提供大于150 V /ns和大于2.2 MHz的业界更快切换速度。高压摆率和高切换速度能够将电路中的磁元件减少的更小，通过集成可以将功率磁元件体积减少59%，以及减少十多个组件需求。

集成的驱动就像芯片的大脑一样，可以给我们一些额外的功能。比如TI的智能死区自适应功能，就可以减少设备在死区的时间，从而将PFC中第三项象限损耗降低了66%。

封装技术也十分重要，TI GaN新品采用极具创新性的12×12 QFN封装。对比其他水平接近的友商来说，这家公司提供的技术能够减少23%的热阻抗。另外，集成驱动让我们可以控制可靠性、成本、以及产品的质量。

Steve Tom重点介绍两款新品：LMG3525R030-Q1和LMG3425R030。LMG3525R030-Q1是650-V汽车GaN FET，具有集成驱动器和保护功能。

对于转换器来说，通过使用GaN可以提升汽车的充电速度及驾驶里程。此外，车载充电器可以得到更高的效率和更轻的重量。我们两款新品：LMG3525R030-Q1，650V汽车GaN FET，具有集成驱动器和保护功能，对于转换器来说，使得充电器得到更高效率，更轻盈的重量。

与现有的硅基产品对比，可将电动汽车车载充电器尺寸减少50%，快速切换，2.2MHz集成。这款产品面向未来，预测为车载充电器带来更小空间，更强的可靠性，为汽车解决方案提供更大的优势。

我们可以提供评估板，和客户要求的资料。这块评估板用了两块LMG3525 30mΩ GaN FET并在半桥中配置了所有必需的偏置电路和逻辑/功率电平转换功能。还有一点非常重要的是，这块评估板可以转换高达5000瓦的功率。

LMG3425R030针对工业方面的。从图中可以看到，充电桩应用可以使用这款工业级产品。这款元器件的优势在于功率密度的加倍，并能实现99%的效率，在类似于图腾柱PFC中可以做广泛的应用。

这款LMG3425可以在工业中具有非常广泛的应用。比如在5G、电信、服务器等方面，电源的AC/DC转换中可以有非常广泛的应用。通常在传统的应用中，在非常高的效率、功率密度以及非常低的成本中必须要有所取舍。但是，GaN可以达到99%的效率，同时也可以在成本方面非常具有竞争力。

这款产品同样推出了评估板，集成了两个FET在一个半桥模式下，这款产品是从底部进行冷却，可获取高达4000瓦的效率。这款产品同样配置有插座式外部连接，可轻松与外部功率级连接，可以非常方便的设计在现有的产品中。

TI为何会选择硅基氮化镓？Steve Tom的解释是：“选择硅基氮化镓是集成了驱动，我们的驱动是基于硅的，使得TI可以更好的集成，硅基氮化镓可以使得成本更低，使消费者拿到成本更加低廉的产品。TI对于硅可以进行大规模的生产，我们选择了硅基氮化镓，一是可以降低成本，二是可以进行非常大规模和可靠的生产。”