“氮化镓（GaN）作为半导体第三代质料，最近几年来高频进入业界视线。各年夜IC厂商前后涉足氮化镓范畴，源由氮化镓的宽禁带、高击穿电压、年夜热导率等特征，确立了其于制备宽波谱、高功率、高效率的微电子、电力电子、光电子等器件方面的领先职位地方，GaN器件正于向各运用范畴渗入着。
氮化镓（GaN）作为半导体第三代质料，最近几年来高频进入业界视线。各年夜IC厂商前后涉足氮化镓范畴，源由氮化镓的宽禁带、高击穿电压、年夜热导率等特征，确立了其于制备宽波谱、高功率、高效率的微电子、电力电子、光电子等器件方面的领先职位地方，GaN器件正于向各运用范畴渗入着。以电源治理为例，跟着新运用对于高压及高机能的要求慢慢晋升，氮化镓（GaN）备受存眷，其可提供逾越在传统硅MOSFET的技能上风，实现更高效率、更低温度及更小的尺寸，被业界一致认为是功率变换范畴的将来。近日深耕在高压集成电路高能效功率转换范畴的知名公司Power Integrations发布了其InnoSwitch 3系列恒压/恒流浪线反激式开关电源IC的新成员--基在氮化镓的InnoSwitch3 AC-DC变换器IC，可满载环境下实现95%的高效率，而且于密闭适配器内不利用散热片的环境下可提供100 W的功率输出。PI资深技能培训司理阎金光师长教师于发布会上暗示，基在GaN的InnoSwitch3系列器件可提供更年夜功率、更高的效率以和更具靠得住性。合用在对于尺寸及效率有较高要求的运用，如挪动装备、机顶盒、显示器、家电、收集装备及游戏机的USB-PD及年夜电流充电器/适配器等等。PowiGaN集成到IC内部更具实用性PI把这类基在GaN的开关技能称为PowiGaN,。随后阎师长教师告诉记者，实在设计一款靠得住安全的GaN开关相对于有必然的难度，但PI将PowiGaN集成到IC内部，年夜年夜的增长了IC的靠得住性，为开关事情提供安全的掩护。工程师可以看到较着的机能晋升，但GaN开关与基在硅的MOSFET开关于电源事情方式上没有任何区分。简朴的反激式电路拓扑布局、不管是采用硅晶体管还有是采用PowiGaN开关的InnoSwitch3 IC均利用不异的开关电源设计流程、不异的开关频率、开关波形也极其相似、无异样的电路特征体现和增长尤其的设计考量，只需按照输出功率的差别拔取响应的外部电路元件。包管了新的产物与传统InnoSwitch3利用一致性、联贯性，可以说PI这家公司让GaN变的更具实用性。PowiGaN可提供更高效率、更年夜的输出功率准谐振模式的InnoSwitch3系列IC于一个外貌贴装封装内集成为了低级电路、次级电路及反馈电路。新发布的基在GaN的InnoSwitch3产物中，将低级的通例高压硅晶体管替代成氮化镓（GaN）,可以降低电流流动时期的传导损耗，并极年夜降低事情时的开关损耗。终极有助在年夜幅降低电源的能耗，从而提高效率，使体积更小的InSOP-24D封装提供更年夜的输出功率。固然市场上有些声音暗示，他们可以使用这个开关损耗的降低，将开关频率做的更高，甚至有些厂商做到了300K，以便将变压器、电源的体积变的更小，但随之而来的劣势就是EMI电磁滋扰不易经由过程，如许一来还有需加很多分外的器件来满意电磁测试的尺度要求，反而使患上电源的体积变的更年夜，是以阎师长教师说GAN开关的上风使用要于一个合理的频率规模内，即频率不要高到影响了EMI，今朝PI 的InnoSwitch 3沿用了本来基在硅开关的100KHZ的开关频率。
GAN开关增长了InnoSwitch 3的效率及输出功率
上图中，蓝色条形是基在硅的MOSFET管，咱们可以看到跟着功率的增年夜，导通电阻是逐渐降低的；右边红色所示为PowiGaN技能的开关导通电阻特征，因为其优秀的开关特征于是可以包管于具备前级功率因数校订电路的环境下将功率做到120W，弘远在硅芯片的输出功率。同时GaN开关将功率晋升后耐压也随之更高了，可以到达750V，象征着安全性更高。GaN开关极年夜的降低了损耗MOSFET的输出电容于其开通时经由过程自己举行放电，每个开关周期，输出电容城市有充电、放电的历程，寄生电容的巨细与MOSFET的巨细成比例，而更年夜的MOSFET象征着更多的开关损耗。同时导通损耗会跟着管子巨细的增年夜而减小。那怎样来防止呢？阎师长教师讲到，PI的GaN开关，输出电容很是小，险些可以纰漏不计 ，开关损耗很是低，是以整体损耗相对于在MOSFET会更低。同时可以把效率晋升更高，见下图GaN技能功率损耗（红色）与传统MOSFET的功率损耗（灰色）对于比。
PI已经发布多款PowiGaN的参考设计
基在PowiGaN的InnoSwitch 3设计可实现95%的满载效率，于适配器设计中可省去散热片，PI65W20V的DER-747适配器，满载效率于230VAC下为95%，于115VAC下为94%。PowiGaN的高效还有可提高60W USB PD电源于各类负载下的机能。总结起来，PowiGaN器件可提供更年夜的功率，其导通电阻更小，开关损耗更低；与传统的InnoSwitch 3硅晶体管的事情方式无较着区分；出产工艺由PI开发及维护，与已经经拥有的互助伙伴协同事情；具备业内进步前辈的GaN认证历程。PowiGaN技能扩大到LYTSwitch-6系列产物除了此以外，PI还有将PowiGaN扩大到LED照明运用范畴，一样可实现更高的效率及功率。很是合适在有体积效率有要求的运用场所，如:高度具备要求的天花LED灯具驱动、凹凸舱顶灯灯具、LED路灯驱动、工业用12V或者24V恒压输出等运用。今朝PI于其LYTSwitch-6系列的两个器件里采用了PowiGaN技能。回首前一代基在硅晶体管的LYTSwitch-6系列产物，阎师长教师暗示，该系列于高达65W的运用中已经体现的很是精彩，而采用PowiGaN开关后，可经由过程简朴矫捷的反激拓扑实现高达110 W输出功率及94%转换效率的设计。
设计实例-利用HiperPFS-4 及内部集成PowiGaN开关的LYTSwitch-6实现的两级照明镇流器运用以上道理图所示， 咱们可看到该设计有两级组成，前面一级利用的是来自PI的功率因数校订IC-HiperPFS-4,而升压二极管也是采用该公司的Qspeed系列二极管，HiperPFS-4除了了功率因数校订以外，可以包管母线电压永远都连结400V，使后面DC/DC部门可以输出更高的功率。利用HiperPFS-4的升压PFC ，230V时的PF可以达0.99，THD小在10%，而反激式的DC/DC变换级则由低级侧利用PowiGaN开关的LYTSwitch-6来实现。年夜功率密度的LYTSwitch-6设计可减小LED驱动器的高度及重量，这对于在空间受限且密闭的镇流器运用而言至关主要。
上图是基在PowiGaN开关的参考设计板DER-801，100W输出功率，满载效率于277VAC下为90.5%。别的，深受工程师喜爱的PIExpert套件今朝撑持PowiGaN器件的设计，及时创立切合客户规格参数的自界说方案，该软件可从PI官网免费下载。有关LYTSwitch-6 可拜见http://news.eccn.com/news_2018020713425464.htmGaN属在新兴财产，整个财产链还有处在成长早期，显然浩繁IC厂商伎痒，但PI这家公司基在原本的功率技能及财产功底，新产物已经相对于成熟，并获得客户的承认，多家客户已经使用其技能投入浩繁产物出产。InnoSwitch3已经成为离线开关电源IC市场当之无愧的技能先行者，跟着反激式产物于效率及功率能力的提高，新的氮化镓IC将进一步巩固PI于市场上的上风职位地方。
截至
