前言

隨著科技的不斷發展,電力電子技術在能源轉換和傳輸領域扮演著越來越重要的角色。氮化鎵(GaN)作為一種寬禁帶半導體材料,具有高頻率、高效率和高功率密度等優點,被廣泛應用于大功率電子設備中。傳統的分離方案,電路設計復雜,使用成本高,導致氮化鎵的潛能沒有完全開發。氮矽科技GaN PIIP系列產品減少了電源芯片外圍器件數量,提升了功率密度和效率,降低了設計成本,極大的提高了氮化鎵的可靠性。

氮化鎵芯片的特點

氮化鎵芯片作為一種寬禁帶半導體材料,具有高頻率、高效率和高功率密度等優點,被廣泛應用于大功率電子設備中。與傳統的硅材料相比,氮化鎵具有更高的電子飽和速度和擊穿電場強度,因此更適合于高頻率、大功率的應用場景。此外,氮化鎵芯片還具有低導通電阻、低寄生效應和高溫穩定性等特點,能夠進一步提高電力電子設備的性能和可靠性。

什么是GaN PIIP?

GaN PIIP(Power integrated in package)產品是氮矽科技自主研發的一系列面向工業領域的產品,GaN PIIP產品將功率E-mode GaN芯片與氮矽科技獨有的專配氮化鎵器件的驅動芯片合封在一個封裝內,利用驅動芯片將E-Mode GaN脆弱的柵極保護起來,使其具有高可靠性的特點,同時其與傳統硅器件兼容的輸入電壓大大精簡了電源設計難度,也大大降低了PCB占板面積,滿足易生產、高性價的要求。

(GaN PIIP內部電路框圖)

GaN PIIP具有更靈活、更可靠、更高效、更易于使用的特點,有效提升了應用工程師的使用體驗:  

氮矽科技8款GaN PIIP系列產品

氮矽公司此次推出的8款氮化鎵集成驅動芯片,采用了先進的氮化鎵功率集成技術,將專用的驅動和GaN HEMT合封在一個封裝內,進一步降低了柵極驅動回路電感,提高了氮化鎵晶體管開啟速度,降低了開關頻率和開關損耗。目前,GaN PIIP系列產品已經從消費電子領域擴展到工業及汽車領域,氮化鎵功率器件的潛能將進一步得到開發。

氮矽合封的氮化鎵產品多采用與單GaN管相同的封裝工藝,所以具備很強的通用性,相比傳統分離驅動方案,可大量節省占板面積;此外,采用合封氮化鎵芯片可有效減少驅動回路走線,降低寄生參數,應用極限頻率更高。已知,以上8款產品中,DXC3065S2F最高支持500瓦LLC、AHB大功率快充應用,具有高效率、高功率密度和高可靠性的特點,可廣泛應用于電動汽車、充電樁、數據中心、太陽能逆變器等領域。

DXC0765S2C

氮矽 DXC0765S2C 詳細資料。氮矽 DXC0765S2C 是一款集成 650V 增強型氮化鎵晶體管及驅動器的合封氮化鎵芯片,耐壓 650V,導阻 400mΩ,最大漏源極電流 7A,單極正電壓門極驅動電壓 0V~6V,支持3.3V和5V控制信號,開關速度超10MHz,具有零反向恢復損耗。采用反激式的電路拓撲可支持20W < Po < 65W輸出功率的產品應用。

DXC1065S2C

氮矽 DXC1065S2C詳細資料。該芯片導阻為 200mΩ,最大漏源極電流 10A;DXC1065S2C 和 DXC0765S2C 可應用在快充電源、LED照明驅動器、PFC電路、LLC轉換器、無線電力傳輸等領域。DXC1065S2C采用反激式或PFC+反激式的電路拓撲,可支持65W ≤ Po ≤ 100W的產品采用。采用PFC+LLC的電路拓撲可支持180W ≤ Po < 300W的產品采用,詳情可前往氮矽官網了解。

DXC1065S2T

氮矽 DXC1065S2T詳細資料。該芯片導阻為 200mΩ,最大漏源極電流 10A,采用TO-220-5L封裝工藝,其余主要參數與DXC1065S2C相同;可應用在快充電源、LED照明驅動器、PFC電路、LLC轉換器、無線電力傳輸等領域。

DXC1065S2L

氮矽 DXC1065S2L詳細資料。該芯片集成650V電模GaN HEMT和柵極驅動器及LDO,支持寬VCC范圍(0 ~ 40V)和可編程開啟dV/dt,導阻為 200mΩ,最大漏源極電流 10A,采用DFN6X8封裝工藝,具有零反向恢復損耗,可應用在快充電源、LED照明驅動器、PFC電路、LLC轉換器、無線電力傳輸等領域。

DXC1565S2F

氮矽 DXC1565S2F詳細資料。該芯片集成650V電模GaN HEMT和柵極驅動器,支持高重復輸入±18V電壓容限和極高的開關頻率(>10 MHz)。導阻為 130mΩ,最大漏源極電流 15A,采用DFN8X8封裝工藝,具有零反向恢復損耗,可應用在快充電源、LED照明驅動器、PFC電路、LLC轉換器、無線電力傳輸等領域。

在低功率應用中,DXC1565S2F可以采用反激式或PFC+反激式電路拓撲。這種拓撲結構簡單、成本低,能夠滿足65W ≤ Po ≤ 100W的電源產品應用。在中等功率范圍內,DXC1565S2F可以與其他GaN-HEMT器件搭配使用,采用PFC+反激式拓撲,支持100W < Po < 150W的電源產品應用。這種組合可以充分利用GaN-HEMT的高頻特性,實現高效的電源轉換。

對于高功率產品,DXC1565S2F可以采用PFC+LLC電路拓撲。這種拓撲結構可以充分利用LLC諧振技術的優點,實現高效率、高功率密度的電源轉換。在PFC+LLC電路拓撲下,DXC1565S2F最高可支持300W ≤ Po < 500W的產品應用。這種高功率范圍的電源產品通常用于服務器、數據中心等高負載設備來說,高效的電源管理能夠顯著降低能耗和散熱成本。

DXC3065S2F

氮矽 DXC3065S2F詳細資料。該芯片集成650V電模GaN HEMT和柵極驅動器,支持高重復輸入±18V電壓容限和極高的開關頻率(>10 MHz)。導阻為 80mΩ,最大漏源極電流 30A,采用DFN8X8封裝工藝,具有零反向恢復損耗,可應用在快充電源、LED照明驅動器、PFC電路、LLC轉換器、無線電力傳輸等領域。DXC3065S2F采用PFC+LLC的電路拓撲可支持300W ≤ Po < 500W電源產品的應用,詳情可前往氮矽官網了解。

DXC3065S2TB

氮矽 DXC3065S2TB詳細資料。區別于GaN PIIP系列的其他產品,氮矽DXC3065S2TB首次在TO系列封裝工藝上采用了埋阻封裝,通過將上拉電阻集成到TO-247封裝內,在節省了PCB占板面積的同時保證了開關波形的穩定,此外由于埋阻工藝可以有效減小寄生電感和寄生電阻,具有高可靠性和高效率的特點。內置 650V 耐壓,80m Ω 導阻,最大漏源極電流30A的增強型氮化鎵晶體管,集成驅動器的開關速度超10MHz,具有零反向恢復損耗。 

DXC3510S2CA

氮矽 DXC3510S2CA的詳細資料。氮矽科技DXC3510S2CA是一款驅動集成氮化鎵芯片,它具有許多出色的特性。這款芯片內部集成了一顆增強型低壓硅基氮化鎵和單通道高速驅動器,是一顆可承受100V耐壓,12mΩ 導阻,最大漏源極電流35A的增強型氮化鎵晶體管,具有零反向恢復損耗。采用DFN5×6封裝,占板面積小,無反向恢復電荷,并且導通電阻極低。為高功率密度應用提供超小型化的解決方案。

充電頭網總結

隨著電動汽車、可再生能源等領域的快速發展,大功率電力電子設備的需求不斷增加。氮化鎵芯片作為一種高性能的寬禁帶半導體材料,具有廣泛的應用前景。而氮矽公司推出的以上8款氮化鎵芯片,覆蓋了20W~500W電源產品的應用,可以為電力電子領域帶來了新的發展機遇。

GaN PIIP系列產品與傳統的E-mode GaN相比,具有許多優秀的特性,如支持±18V的寬電壓輸入范圍、支持UVLO欠壓鎖定功能、超低的驅動電壓振鈴、合封驅動方案溫度更低等。寬幅輸入范圍提高了芯片的適應性和可靠性。而欠壓鎖定功能則可以防止芯片在欠壓狀態下工作,從而保護芯片免受損壞。此外,超低的驅動電壓振鈴則可以降低芯片的功耗和噪聲,提高芯片的效率和穩定性。合封驅動方案作為一種新型的驅動技術,有效減小了電路的體積和重量,高集成度的電路設計,降低了熱阻抗,使得產品的散熱效率更高,從而有效地降低了驅動方案的溫度。

隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展,氮化鎵芯片將會在更多領域得到應用,為現代科技的發展帶來更大的價值。同時,我們也期待著更多的科技企業能夠投入到氮化鎵技術的研發和應用中來,共同推動電力電子技術的不斷發展和創新。

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