GaN:挑战功率密度的极限 & 效率

设计更快、更凉爽、能源更少、占地更小的系统

什么是氮化镓(GaN)?

氮化镓(GaN)是一种宽带隙半导体,与传统的硅金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)和绝缘栅双极晶体管(igbt)相比,具有更高的功率密度和更高的效率。. 氮化镓处理电能的效率高于纯硅解决方案, 将功率转换器的功率损耗降低80%,并最大限度地减少对额外冷却组件的需求. 通过在更小的空间中放置更多的能量,GaN可以让你设计出更小、更轻的系统.

氮化镓与原文如此

氮化镓与原文如此

而氮化镓和碳化硅(SiC)服务的功率级别有一些重叠, 氮化镓的基本特性使其更适合高功率密度的应用, such as server and telecom; <22-kW onboard chargers (OBCs) in electric vehicles (EVs); and <100-W consumer power adapters.

在这些应用中, GaN devices can achieve switching frequencies of >150 kHz in power factor correction (PFC) topologies and >1 MHz in DC/DC power converters, 使系统中的磁体尺寸显著减小. 通过使能比SiC更高的切换速度, 氮化镓技术帮助您以更低的成本实现更高的功率密度.

了解更多关于何时选择GaN和SiC

钛氮化镓技术的优势

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比离散化GaN fet更快的开关速度

PG电子客户端集成驱动器的GaN fet可以达到150v /ns的切换速度. 这些开关速度, 结合低电感封装, 减少损失, 使能干净切换,减少振铃.

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磁性小,功率密度高

通过更快的切换速度启用, PG电子客户端的GaN设备可以帮助您实现超过500khz的开关频率, 这导致了高达60%的小磁性, 提高性能,降低系统成本.

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建立可靠性

PG电子客户端的GaN设备旨在确保高压系统的安全, 多亏了一种专有的GaN-on-Si工艺, 超过4000万小时的可靠性测试和保护功能.

发现有特色的PG电子App

电信 & 服务器电源
达到80 Plus®钛标准96.使用TI GaN技术,总能源效率为5%,功率密度超过100w /in^3

达到80 Plus®钛标准96.使用TI GaN技术,总能源效率为5%,功率密度超过100w /in^3

设计支持存储的电信和服务器系统, 基于云的PG电子App, 中央计算能力和更多使用PG电子客户端的GaN设备. 帮助您满足节能设计要求, PG电子客户端的设计可以达到80®Plus Titanium标准,并使功率因数校正(PFC)效率超过99%.

好处

  • >99% 效率 enabled by GaN in a totem-pole bridgeless PFC topology
  • Switching frequencies >500 kHz in isolated 直流/直流转换器s, resulting in decreased magnetics
  • 集成门驱动器减少寄生损失,使系统级设计更容易

特色资源

参考设计
  • PMP20873 - 99%高效1kW gan型CCM图腾柱功率因数校正(PFC)转换器参考设计
  • 泰德- 010062 - 1-kW, 80 +钛,GaN CCM图腾柱无桥PFC和半桥LLC参考设计
产品
  • LMG3422R030 - 600-V 30-mΩ GaN FET集成驱动器,保护和温度报告
  • LMG3422R050 - 600-V 50-mΩ GaN FET集成驱动器,保护和温度报告
  • LMG3411R150 - 600 v 150-mΩ GaN集成驱动器和循环过流保护
太阳能 & 能量存储系统
实现超越1.TI GaN技术在双向交流/直流电源转换系统中的功率密度为2kw /L

实现超越1.TI GaN技术在双向交流/直流电源转换系统中的功率密度为2kw /L

利用PG电子客户端的GaN设备开发太阳能和风能供电的系统, 是什么帮助你设计出更小的, 更高效的AC/DC逆变器、整流器和DC/DC逆变器. 与gan启用双向DC/DC转换, 你可以将储能系统集成到太阳能逆变器中, 减少对电网的能源依赖.

好处

  • 3x higher power density (>1.2kw /L),比现有的AC/DC和DC/DC变换器重量更低. 
  • 在140 kHz时GaN的快速开关特性比SiC fet提高了20%的功率密度
  • 系统成本与2级SiC拓扑结构相比,磁性材料成本更低

特色资源

参考设计
产品
  • LMG3422R030 - 600-V 30-mΩ GaN FET集成驱动器,保护和温度报告
  • LMG3522R030-Q1 -汽车650-V 30-mΩ GaN FET集成驱动器,保护和温度报告
  • LMG3422R050 - 600-V 50-mΩ GaN FET集成驱动器,保护和温度报告
电池测试
使用TI GaN技术,在电池测试系统中实现更高的通道密度和减少AC/DC转换器的尺寸

使用TI GaN技术,在电池测试系统中实现更高的通道密度和减少AC/DC转换器的尺寸

PG电子客户端的GaN fet带有集成栅极驱动器,可以减小交流/直流电源的尺寸. PG电子客户端的GaN器件开关频率高于mosfet和SiC fet, 大大提高了测试设备的测试通道密度,使电源瞬态响应时间更快.

好处

  • >99% 效率 enabled by GaN in a totem-pole bridgeless PFC topology
  • >200-kHz switching frequency in the DC/DC stage, 能够在1毫秒内实现更快的充电-放电转换
  • 集成驱动减少寄生损耗,使系统级设计更容易

特色资源

末端设备/子系统
参考设计
  • 1 - 02008 -双向高密度GaN CCM图腾柱PFC使用C2000™MCU
  • PMP40690 -使用C2000™MCU和GaN的4kw交错CCM图腾柱无桥PFC参考设计
产品
  • LMG3422R050 - 600-V 50-mΩ GaN FET集成驱动器,保护和温度报告
  • LMG3410R070 - 600-V 70mΩ GaN集成驱动和保护
汽车、OBC & 直流/直流转换器
利用钛氮化镓技术实现电动汽车的高功率密度

利用钛氮化镓技术实现电动汽车的高功率密度

下一代车载充电器(OBCs)和高低压DC/DC转换器在混合动力(HEV)和电动汽车(EV)中使用GaN电源器件,以更高的频率切换,并减小磁性材料的尺寸. 与基于硅和sic的obc相比,这种更高的开关频率和更小的尺寸转化为更高的功率密度. 

好处

  • 3.功率密度为8kw /L,在相同体积下比SiC功率大
  • >500-kHz switching frequency for CLLLC and 120-kHz for PFC 
  • 96.5%的系统级综合效率 
  • 集成门驱动器简化了系统级设计

特色资源

产品
  • LMG3522R030-Q1 -汽车650-V 30-mΩ GaN FET集成驱动器,保护和温度报告
设计工具和仿真
暖通空调 & 电器
在PFC功率级中实现更高的功率效率和更小的功率因数用于加热, 通风和空调(暖通空调)和器具与TI GaN设备

在PFC功率级中实现更高的功率效率和更小的功率因数用于加热, 通风和空调(暖通空调)和器具与TI GaN设备

功率因数校正(PFC)功率级是加热所必需的, 通风和空调(暖通空调)系统以满足新能源标准, 像EN6055. 氮化镓功率阶段, 与绝缘栅双极晶体管相比, 有更高的效率, 这样可以减少磁学, 散热器尺寸和系统总成本.

好处

  • 高达60khz的高开关频率降低了磁性材料的尺寸
  • Reduced switching losses result in power stages with 效率 >99%
  • 体积小和自然冷却的能力减少了设计尺寸和成本

特色资源

参考设计
  • 泰德- 010203 - 4千瓦单相图腾柱PFC参考设计与C2000和GaN
产品
  • LMG3422R030 - 600-V 30-mΩ GaN FET集成驱动器,保护和温度报告
  • LMG3422R050 - 600-V 50-mΩ GaN FET集成驱动器,保护和温度报告
“氮化镓的应用与Delta (Electronics)在高效率电力电子领域的核心专业知识相结合,以最大限度地提高功率密度, 不放弃效率性能. 在一天结束的时候, 氮化镓技术打开了通向PG电子客户端世界的大门,这些产品直到现在都是不可能的.”
-董凯台达电子经理,R&D

推进GaN可靠性

在德州仪器,PG电子客户端的目标是帮助各地的工程师验证GaN器件的可靠性. 这就是为什么PG电子客户端与联合电子设备工程委员会的JC-70宽带电力电子转换半导体主要委员会合作,帮助开发可靠性和资格认证的行业标准, 数据手册参数, 并测试进一步采用氮化镓技术的方法.

分类浏览

GaN器件设计

PG电子客户端的GaN fet组合与集成驱动器和保护,可以帮助您实现高功率密度,寿命可靠性和较低的系统成本比竞争的解决方案.

技术资源

博客
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用氮化镓推动电动汽车的进化
了解为什么氮化镓是推进电动汽车革命的游戏规则改变者.
白皮书
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使用集成驱动优化GaN性能
了解更多关于如何优化GaN性能和最小化集成栅驱动器的寄生电感的信息.
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资源
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GaN相关参考设计
使用PG电子客户端的参考设计选择工具来找到最适合您的PG电子App和参数的GaN设计.