前言

2023（秋季）亞洲充電展于8月23-25日在深圳福田會展中心3號館舉辦，其中8月25日（周五）同期舉辦2023亞洲儲能大會，匯聚數百家知名企業參展。此次大會以打造一個技術交流平臺為目的，互相交流儲能技術和儲能未來的發展趨勢，為大家分享最新儲能領域的技術和干貨，其中珠海鎵未來科技有限公司（下稱：鎵未來）受邀出席，帶來了《氮化鎵：從助力戶外電源到助力家儲和微型逆變器》為主題的演講，對氮化鎵功率器件從小功率消費類應用逐步推廣到中大功率工業類高可靠性應用，提供了應用方向和成功案例。

擔任本次演講的是鎵未來副總裁胡宗波博士，負責應用開發和市場推廣工作。曾供職于Emerson網絡能源和Power-One/ABB/bel power中國研發部，先后擔任副總工程師和研發總監。帶領團隊采用GaN器件、先進拓撲以及全數字控制技術，打造了大功率高效率高功率密度AC-DC電源、雙向AC-DC逆變器和雙向DC-DC等技術平臺，在戶外電源、家儲、電池化成、服務器電源、數據中心電源和通信電源領域取得了不錯的市場表現。充分挖掘GaN器件的社會經濟價值，深耕GaN在中大功率的應用有近20年的專業經驗。

在本次大會上，胡宗波博士為大家帶來了《氮化鎵：從助力戶外電源到助力家儲和微型逆變器》為主題的演講。

戶外電源在戶外旅行和應急備災中備受歡迎，可以提供臨時或緊急用電，非常適合徒步、野營、釣魚、騎行、房車旅行等場景的應用。在遭受自然災害或者突發情況時，基礎設施往往會發生損壞和斷電，救援工作和災區重建需要一個可以用于應急照明、醫療設備供電、搶險機械供電等作業的電源，而戶外電源可提供緊急供電。

以風冷為主的戶外電源產品并不適合戶外工作，因為戶外工作時會有灰塵和水氣，容易導致風扇失效；水氣進入使戶外電源內部絕緣等級降低，易造成電氣故障。風扇噪音大的戶外電源又不適合室內使用，所以風冷戶外電源的推廣應用受到較大局限。

所以，鎵未來為了提升用戶體驗，延長戶外電源的使用壽命和可靠性，針對防水防塵要求，滿足市場對無風扇戶外電源設計需求，推出了氮化鎵4kW大功率無風扇雙向逆變器技術平臺。該雙向逆變器使用4顆鎵未來G1N65R050TB，采用CCM BTP PFC拓撲 + 全橋LLC軟開關拓撲 + SR同步整流，交流側支持180Vac~264Vac，直流側為43.2Vdc~56Vdc，連續功率為4kW，PFC開關頻率為60KHz，LLC諧振頻率為100KHz，尺寸為290(L)x190(W)x69(H)，單位：mm。

氮化鎵憑借卓越的開關特性，具有“零”反向恢復電荷Qrr，特別適用于CCM BTP PFC拓撲結構，元器件數量少，性價比非常高，既可以整流充電，也可以逆變放電。PFC電感、高頻開關管、低頻開關管分別為870uH、G1N65R050TB、CRJQ80N65F，電流傳感器芯片為MCA1101-50-3，驅動器IC為NSi6602，電解電容為470uF/500V，數字信號處理器（DSP）采用的是TMS320F280025。

在逆變模式4kW輸出時，50Vin和54Vin的轉換效率高達95%以上，45Vin達到了94.66%的轉換效率；在45Vin半載情況下，達到了96.19%的峰值轉換率。除了超高的逆變效率，該技術平臺可以輸出兩倍短時負載，比如8kW@200mS，滿足Class B EMI要求，可以多機并聯工作，可以支持不同的離網負載要求，包括LC負載、燈泡負載、空調負載、沖擊性負載等。

據胡宗波博士介紹，戶外電源技術差異化競爭主要來自于兩個方面，一是差異化的電池技術，從采用磷酸鐵鋰電池，到采用半固態電池，雖然半固態電池成本較貴，但是其能量密度高、安全性好。二是差異化的雙向逆變器技術，即高效率高功率密度GaN雙向逆變器技術，既可以節省充電電費，還可以延長逆變使用時間，同時可以實現高防護等級，提升用戶的使用體驗。

戶外電源面臨激烈競爭，細分市場對新刺激點的要求更高，新差異化策略打法難度加大。同時，戶外電源使用頻率低，換機周期長。廠商只有通過不斷更新迭代技術和發布新品來刺激市場的持續增長。

鎵未來長期耕耘GaN雙向逆變器在戶外電源的應用，打造了諸多成功案例。Yole Group旗下的GaN功率器件市場與技術報告《Power GaN 2023: Market and Technology Report》專門應用鎵未來GaN雙向逆變器拓撲結構，以及系列BESS成功案例。隨著GaN器件的價格逐步降低，可靠性持續提升，預計在未來幾年內，GaN在高端BESS產品將穩步滲透。

GaN雙向逆變器技術可以推廣到家儲應用。在家用儲能GaN雙向DC-DC中，基于GaN的全諧振軟開關雙全橋LLC拓撲，高壓側采用GaN FET替代Si MOSFET，可以從根本上解決體二極管反向恢復Qrr和Coss參與諧振網絡諧振的影響，避免了閉環控制系統的不穩定性，提升了轉換效率，也增加了電壓調節范圍，可以匹配不同種類和容量的電池。

鎵未來的400BDC48-5000M GaN based家儲方案，使用諧振頻率為120KHz的高效GaN全橋LLC諧振變換器，包含4顆G1N65R035TQ，高壓側電壓為350Vdc~450Vdc，低壓側電壓為42Vdc~58Vdc，連續功率為5kW，峰值效率達到98.5%，尺寸為262(L)x165(W)x52.5(H)，單位：mm。

微逆的功率逐年增加，從幾百瓦到幾千瓦，拓撲也從（交錯）Flyback拓撲演變為隔離升壓+逆變拓撲，大功率微逆拓撲和控制模式與雙向逆變器的逆變模式一致，DC-AC逆變快管采用GaN，可以提高工作頻率，實現高功率密度，減小重量和體積，并提升系統的可靠性。

GaN的產業化開始于在PD快充的廣泛應用，普通消費者認為GaN只適用于小功率消費類市場，但實際上GaN早在2016年就開始在96%鈦金高效率服務器電源批量使用了，也在高端PC電源和算力電源大批量使用。鎵未來引導了GaN在戶外電源雙向逆變器的應用。可以預見，在接下來的幾年中，GaN必將在中大功率工業類中得到推廣使用。鎵未來的工程師們對于更高功率、更高效率、更高功率密度、更小體積的追求從未停止，一起GaN，加油GaN！

鎵未來是行業領先的高壓GaN高新技術企業，致力于GaN技術開發和產業化。鎵未來GaN產品路線圖包括工業類/消費類和電動汽車兩大類產品線。產品形態上，鎵未來提供PQFN、DFN、TOLL、TOLT、TO-252、TO-253等貼片封裝，以及TO-220、TO-247-3L、TO-247-4L等插件封裝。器件耐壓主要是650V/700V，以及900V，內阻最低是15mR，最大990mR。所有650V/700V器件能夠做到最高800V的峰值耐壓，900V的器件可支持1500V峰值耐壓。

鎵未來，未來家。氮化鎵的應用領域在飛速擴展，從傳統的消費電子產品到儲能、通信、光伏、電動汽車等新基建和新能源，覆蓋生活的方方面面。鎵未來中大功率GaN器件研發和市場應用將圍繞光伏和電池展開。以光伏為例，鎵未來在微型逆變器和MPPT方面積極布局；在電池方面，圍繞戶外儲能、家儲和工商儲能，采用GaN打造的高效率雙向電源解決方案，有效管理和利用電池。鎵未來愿意攜手同行，為實現雙碳目標貢獻“鎵”的力量。