前言

氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體材料，具備更高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、更快電子遷移率和更高飽和電子速率等諸多優(yōu)勢(shì)。氮化鎵器件的開(kāi)關(guān)頻率相比傳統(tǒng)硅材料能夠在更高的頻率下穩(wěn)定運(yùn)行。可令電源系統(tǒng)能夠顯著減小電感、電容等儲(chǔ)能元件的體積，在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的功率密度。

而低導(dǎo)阻的優(yōu)勢(shì)，則可大幅降低電流通過(guò)時(shí)的損耗，氮化鎵器件更低的開(kāi)關(guān)損耗，也減少了器件產(chǎn)生的熱量。在相同的功率輸出下，電源的發(fā)熱情況得到明顯改善，提升電源自身的可靠性的同時(shí)，也降低了對(duì)散熱措施的依賴，進(jìn)一步優(yōu)化了電源的整體設(shè)計(jì)與成本效益。

目前，氮化鎵無(wú)處不在，PD快充、家電以及照明電源，以及新能源汽車充電機(jī)、服務(wù)器、通信等諸多領(lǐng)域均有高壓氮化鎵器件的應(yīng)用。下文小編就為您簡(jiǎn)要介紹那些常用高壓的場(chǎng)景。

800VDC服務(wù)器電源架構(gòu)

傳統(tǒng)54VDC架構(gòu)系統(tǒng)電流非常高，對(duì)導(dǎo)線材質(zhì)、線徑以及電源架的需求更高，單單銅線便會(huì)占據(jù)數(shù)據(jù)中心大量空間，而800 VDC架構(gòu)通過(guò)在數(shù)據(jù)中心周邊將13.8kV AC電網(wǎng)電力直接轉(zhuǎn)換為800 VDC，減少了中間轉(zhuǎn)換步驟，降低了能量損失，提高了系統(tǒng)可靠性。因此在該電源架構(gòu)中采用氮化鎵功率器件，可進(jìn)一步助力數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)高效供電，顯著提升端到端能效，降低冷卻壓力和維護(hù)頻次，最終降低數(shù)據(jù)中心整體運(yùn)營(yíng)成本。

PD快充

氮化鎵可以支持更高的工作頻率。僅在PD快充/小型電源適配器的AC-DC電路中換用氮化鎵，可大幅提高工作頻率，有效降低損耗，可令電感等磁性元件的體積大幅減小，進(jìn)而縮減充電器體積。

另外，現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)外廠商的合封氮化鎵PFC控制器以及合封QR\AHB\ACF控制器均有成熟穩(wěn)定的解決方案，還能降低寄生參數(shù)對(duì)于產(chǎn)品性能的影響，進(jìn)而降低獲或減少EMI抑制器件的使用數(shù)量以及規(guī)格，成本更低且開(kāi)發(fā)難度小，非常適合消費(fèi)類小型電源適配器應(yīng)用。

電動(dòng)自行車充電器

在GaN器件的加持下，大幅提升了電動(dòng)自行車充電器的轉(zhuǎn)換效率，并且顯著縮小體積。使得電動(dòng)車充電器與常見(jiàn)的電源適配器體積相仿，便于隨車攜帶的同時(shí)大大提升了用戶使用體驗(yàn)。

另外，換用氮化鎵還可在部分場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，外殼無(wú)需開(kāi)孔，一體性更好，可實(shí)現(xiàn)更高等級(jí)防塵防水性能，降低戶外雨淋、積塵帶來(lái)的損壞風(fēng)險(xiǎn)。

高速吹風(fēng)機(jī)

目前很多高速吹風(fēng)機(jī)品牌已經(jīng)引入氮化鎵IPM器件，可以大幅提升高速吹風(fēng)機(jī)內(nèi)電機(jī)驅(qū)動(dòng)效率。

氮化鎵IPM模塊將氮化鎵上下管、驅(qū)動(dòng)器、以及控制和保護(hù)等以往需要多顆芯片完成的功能集于一身，可改善系統(tǒng)熱性能，降低損耗，可高效驅(qū)動(dòng)無(wú)刷高速電機(jī)，簡(jiǎn)化電路板設(shè)計(jì)，最終構(gòu)成小巧、精致的家電產(chǎn)品。

服務(wù)器電源/通信電源

氮化鎵器件相較于傳統(tǒng)硅MOS，具備更優(yōu)的高溫穩(wěn)定性及高頻工作能力，使其在高壓應(yīng)用中表現(xiàn)得更為可靠。在需要7×24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行的大功率服務(wù)器電源/通信電源中，使用氮化鎵器件能夠提升整體系統(tǒng)效率、減少能量損耗，并改善整體性能，同時(shí)幫助廠商有效控制散熱成本。

氮化鎵器件還可助力電源工程師設(shè)計(jì)80 PLUS鈦金以及紅寶石認(rèn)證電源，相比白金電源輕中載電能損耗可進(jìn)一步降低，如單臺(tái)服務(wù)器年節(jié)電量達(dá)數(shù)百千瓦時(shí)，萬(wàn)臺(tái)規(guī)模數(shù)據(jù)中心每年可節(jié)省數(shù)百萬(wàn)元電費(fèi)，為數(shù)據(jù)中心/通信機(jī)房節(jié)能降碳提供有力支撐。

PC臺(tái)式機(jī)電源

高壓氮化鎵器件非常適合在千瓦級(jí)別高功率臺(tái)式機(jī)電源中應(yīng)用，常應(yīng)用于電源初級(jí)側(cè)，助力產(chǎn)品輕松實(shí)現(xiàn)80 PLUS白金級(jí)以及更高規(guī)格認(rèn)證，滿足日益嚴(yán)苛的能效法規(guī)需求。

得益于氮化鎵沒(méi)有硅MOS反向恢復(fù)電流問(wèn)題，氮化鎵器件在圖騰柱PFC此類高頻應(yīng)用更有優(yōu)勢(shì)，可有效抑制雜波并降低損耗，并可降低濾波器件的使用數(shù)量以及體積，可進(jìn)一步降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。

燈光照明電源

LED電源引入氮化鎵后，低開(kāi)關(guān)損耗的高轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)，可以降低電源的散熱需求，縮小電源的體積，也降低電源的整體成本，節(jié)能低碳，對(duì)環(huán)境更加友好。

另外，氮化鎵器件耐高溫性能更好，能夠在較高的工作溫度下保持穩(wěn)定運(yùn)行，增強(qiáng)了電源的可靠性與耐用性，延長(zhǎng)了LED電源的使用壽命，減少維護(hù)成本，對(duì)于戶外照明、工業(yè)照明等對(duì)穩(wěn)定性要求較高的領(lǐng)域意義更大。

戶外電源

氮化鎵常在戶外電源雙向逆變模塊應(yīng)用，既可提升自身充電效率，又可降低反向升壓逆變時(shí)的輸出損耗，并提升雙向逆變模塊的輸出能力，滿足更高功率電器使用需求。

氮化鎵的特性對(duì)于戶外電源而言，有助于提升系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率，延長(zhǎng)戶外電源的使用時(shí)間，同時(shí)有利于降低產(chǎn)品散熱需求，以更好的應(yīng)對(duì)戶外惡劣環(huán)境使用需求。

功放

高壓氮化鎵器件可在功放中的功放輸出級(jí)或輸出模塊中廣泛應(yīng)用，可有效提升PWM頻率，降低輸出濾波器件體積，同時(shí)失真以及帶外噪聲更可控。

同時(shí)高壓氮化鎵器件更低的寄生參數(shù)以及更快的開(kāi)關(guān)速度有助于降低轉(zhuǎn)換損耗、有助于提升效率、降低工作發(fā)熱，最終降低成本。

TV電源

氮化鎵功率器件可在超薄平板電視的電源板中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了在高頻工作的情況下保持低能量損耗的目標(biāo)。氮化鎵功率器件的加入，有效助力電視產(chǎn)品提升轉(zhuǎn)換效率，尤其適合對(duì)體積和能效等級(jí)有較高要求的電視電源應(yīng)用場(chǎng)景。

新能源汽車OBC

氮化鎵功率器件目前加速向新能源領(lǐng)域汽車滲透，現(xiàn)今已有諸多廠商推出千伏耐壓氮化鎵，憑借高功率密度、高轉(zhuǎn)換效率、低導(dǎo)通電阻及高開(kāi)關(guān)頻率等特性，在新能源汽車的車載OB擁有廣闊的前景，能提升充電效率、增強(qiáng)動(dòng)力回收利用效率和續(xù)航里程，同時(shí)推動(dòng)部件向小型化、集成化發(fā)展。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體材料，憑借材料特性優(yōu)勢(shì)，在諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。從PD快充、小型電源適配器，到高速吹風(fēng)機(jī)、服務(wù)器電源、通信電源，再到燈光照明、戶外電源，以及新能源汽車，氮化鎵的應(yīng)用正不斷拓寬。氮化鎵的廣泛應(yīng)用有助于打破以往硅器件的限制，提升了產(chǎn)品性能與效率，最終實(shí)現(xiàn)小型化、節(jié)能化，滿足各行業(yè)對(duì)高效電源解決方案的需求。