1250V！PI PowiGaN?提升GaN開關(guān)耐壓上限

氮化鎵(GaN)是最接近理想的半導(dǎo)體開關(guān)的器件，能夠以非常高的能效和高功率密度實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換。相比于生成工藝復(fù)雜的SiC，GaN的生成工藝相對(duì)成熟，可以制作成尺寸小巧的芯片封裝，因此非常適合在各種消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)開關(guān)功率應(yīng)用。當(dāng)然，相比SiC在高壓領(lǐng)域的出色表現(xiàn)，GaN在高壓的表現(xiàn)并不突出。因此，作為目前GaN市場(chǎng)占有率最高的Power Integrations（PI）創(chuàng)新地將GaN開關(guān)的耐壓上限提升到1250V，再次為GaN開關(guān)的應(yīng)用填補(bǔ)了新的耐受電壓領(lǐng)域。

PI的PowiGaN已經(jīng)在超過60個(gè)的市場(chǎng)應(yīng)用中得到廣泛使用，這次發(fā)布的InnoSwitch?3-EP 1250V IC是Power Integrations的InnoSwitch恒壓/恒流準(zhǔn)諧振離線反激式開關(guān)IC產(chǎn)品系列的最新成員，采用1250V的PowiGaN開關(guān)技術(shù)打造了全球額定耐壓最高的單管氮化鎵(GaN)電源IC。它具有同步整流和FluxLink?安全隔離反饋功能，并且提供豐富的開關(guān)選項(xiàng)，包括725V硅開關(guān)、1700V碳化硅開關(guān)以及其它衍生出的750V、900V和現(xiàn)在1250V耐壓的PowiGaN開關(guān)。

PI 高壓PowiGaN的產(chǎn)品路線圖

據(jù)統(tǒng)計(jì)，PI以超過20%的市場(chǎng)占有率穩(wěn)居2022年全球GaN出貨量第一的位置。進(jìn)入2023年P(guān)I不斷強(qiáng)化自己在GaN開關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。在3月份推出了基于氮化鎵的900VInnoSwitch新品后，持續(xù)開發(fā)適用于更高電壓的氮化鎵技術(shù)，時(shí)隔僅6個(gè)月就再次推出1250V新品，足以顯示PI致力于將氮化鎵的效率優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域甚至是目前碳化硅技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的決心。PI技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理Jason Yan在介紹新產(chǎn)品時(shí)表示，PI希望GaN產(chǎn)品可以在某些750V以下的直流應(yīng)用中取代SiC產(chǎn)品。

Power Integrations專有的1250V PowiGaN技術(shù)特別適用于工業(yè)和家電類的應(yīng)用，其開關(guān)損耗不到相同電壓下同等硅器件開關(guān)損耗的三分之一從而使得功率變換的效率可以達(dá)到93%，進(jìn)而有助于實(shí)現(xiàn)高緊湊度的反激式電源設(shè)計(jì)。在高達(dá)85W輸出功率的情況下無需散熱片，并且在待機(jī)模式下可以為負(fù)載提供更大的功率，兩個(gè)特性都利于縮小系統(tǒng)的尺寸。設(shè)計(jì)人員在使用新款I(lǐng)nnoSwitch3-EP 1250V IC時(shí)，可以非常放心地明確其設(shè)計(jì)可以工作于1000V的峰值工作電壓，因?yàn)?250V的絕對(duì)最大值可以滿足80%的行業(yè)降額標(biāo)準(zhǔn)。這得益于提升了電壓后的新產(chǎn)品可以提供更多的裕量和更強(qiáng)的耐用性，從而適合幾乎所有地區(qū)的工業(yè)類電壓應(yīng)用需求，以及高交流和三相供電的室外照明應(yīng)用，甚至特別適合在某些電網(wǎng)很不穩(wěn)定環(huán)境下的各類應(yīng)用。因?yàn)樵谶@種環(huán)境下，耐用性是抵御電網(wǎng)波動(dòng)、浪涌以及其他電力擾動(dòng)的重要防御手段。

PI現(xiàn)有的InnoSwitch3系列的初級(jí)開關(guān)產(chǎn)品系列

作為業(yè)內(nèi)少數(shù)幾家能夠完全獨(dú)立供應(yīng)Si，GaN和SiC功率器件的廠商，PI現(xiàn)有的InnoSwitch3系列的硅、GaN和SiC的初級(jí)開關(guān)系列產(chǎn)品中，1200V這個(gè)電壓段之前是一個(gè)空白領(lǐng)域，這次的InnoSwitch3-EP 1250V 產(chǎn)品填補(bǔ)了這一應(yīng)用空白領(lǐng)域，從而讓客戶應(yīng)用中不需要選擇昂貴且尺寸龐大的SiC產(chǎn)品，或者裕量受限的900V產(chǎn)品，完善了PI對(duì)不同應(yīng)用客戶的電壓需求，幫助客戶經(jīng)濟(jì)可靠地設(shè)計(jì)未來的功率系統(tǒng)。

Jason Yan特別提到，在高壓反激類的應(yīng)用當(dāng)中PowiGaN開關(guān)優(yōu)于MOSFET，對(duì)于硅器件，其VDS額定耐壓的增加會(huì)導(dǎo)致其RDS(ON)急劇增加為降低RDS(ON) 而增大晶圓尺寸，這樣會(huì)導(dǎo) 致開關(guān)電容容量（COSS）的增加，相比于硅和碳化硅開關(guān)，PowiGaN擁有非常低的RDS(ON)，從而在系統(tǒng)能效方面擁有更多的優(yōu)勢(shì)。另一方面，在750VDC電壓下，PowiGaN開關(guān)的開關(guān)損耗約為同等硅MOSFET開關(guān)的1/3 更小的晶圓尺寸及更高的效率利于使用更小的封裝。