前言
傳統(tǒng)分立器件組合的電路方案往往存在外圍器件多、驅動設計復雜、PCB面積占用大等問題。隨著氮化鎵功率器件的不斷成熟,廠商們逐漸將驅動與功率管集成,推出半橋氮化鎵芯片。這類產(chǎn)品通過高度集成化的設計,有效簡化了系統(tǒng)架構,同時還在效率、開關速度以及功率密度方面展現(xiàn)出優(yōu)勢,非常適合應用于電機驅動、開關電源、快充、光伏逆變器及車載電源等高性能場景。
目前,已有多家國內外廠商在650V等高壓半橋GaN領域推出產(chǎn)品,并在不斷豐富其型號和應用。本文將梳理十大廠商的代表性半橋GaN芯片,結合其主要參數(shù)與技術特點,為讀者提供一個系統(tǒng)性的參考。
半橋氮化鎵芯片
充電頭網(wǎng)總結了十大廠商推出的多款高壓氮化鎵芯片,并匯總如上表所示。
文中排名不分先后,按企業(yè)首字母順序排列。
Fantastichip梵塔
梵塔FCG65N150QF
梵塔FCG65N150QF氮化鎵合封器件創(chuàng)新性地集成了半橋驅動器、兩個對稱半橋配置的650V耐壓、150mΩ導阻的GaN晶體管,同時將自舉二極管一并內置,外圍精簡,大幅削減了占板空間,并從根源上削弱了寄生效應對電路性能的影響。
FCG65N150QF具備無反向恢復損耗的優(yōu)良特性,且開關延遲短,匹配誤差小。芯片內置穩(wěn)壓器,低高兩側均配備UVLO保護功能,助力芯片的穩(wěn)定工作,提升內置GaN工作效率,確保系統(tǒng)安全、高效運轉。此外,該芯片支持可編程死區(qū)時間,用戶能夠依據(jù)實際產(chǎn)品需求精準、靈活配置,有效提升了使用的便利性與適配性。
該芯片擁有工業(yè)級別的-40~125℃的耐受區(qū)間,搭配緊湊的QFN 9×9mm封裝,結構緊湊且受惡劣環(huán)境影響小。憑借此優(yōu)勢,該產(chǎn)品能廣泛且適配地應用于半橋、全橋、LLC以及AHB電路,以及對體積要求苛刻的高功率密度PD適配器、筆電適配器等多種場景。
1、GaN功率器件領域再添一員,梵塔推出全新半橋GaN
Infineon 英飛凌
英飛凌IGI60L1111B1M
IGI60L1111B1M 集成了一個半橋功率級,由兩個110 mΩ/600 V增強型 CoolGaN開關 和集成柵極驅動器組成,封裝在緊湊的6 x 8 mm TFLGA-27封裝內。在低至中功率應用場景下,該器件非常適合用于支持高功率密度電機驅動和開關電源的設計,充分利用 CoolGaN功率開關優(yōu)異的開關特性。
英飛凌的 CoolGaN及相關功率開關 具備非常堅固的柵極結構。當在導通狀態(tài)下由數(shù) mA 的連續(xù)柵極電流驅動時,總能保證實現(xiàn)最低導通電阻 Rdson。
英飛凌IGI60F1414A1L
英飛凌推出的半橋氮化鎵集成功率級芯片 IGI60F1414A1L,適合低功率至中功率范圍、小型輕量化的設計應用。外觀為8x8 QFN-28封裝型式,針對散熱效能進行強化,可為系統(tǒng)提供極高的功率密度。此產(chǎn)品包含兩個 140 mΩ / 600 V CoolGaN 增強型 (e-mode) HEMT 開關以及英飛凌 EiceDRIVER系列中的電氣隔離專用高低側柵極驅動器。
隔離柵極驅動器擁有兩個數(shù)字 PWM 輸入,讓 IGI60F1414A1L 更易于控制。為了達到縮短開發(fā)時間、減少系統(tǒng)物料清單項目和降低總成本等目標,利用集成隔離功能、明確分隔數(shù)字和電源接地以及簡化PCB配置等,皆是不可或缺的要素。
柵極驅動器采用英飛凌的單芯片無磁芯變壓器(CT)技術,將輸入與輸出有效隔離。即便在電壓上升或下降速率超過150 V/ns的超快速切換瞬時下,仍可確保高速特性和杰出的穩(wěn)定性。
英飛凌 IGI60F1414A1L的切換特性可以簡易地根據(jù)不同的應用借由一些柵極路徑的被動元件諸如阻容器件實現(xiàn)。例如,此特性可使電流或電壓速率優(yōu)化,以降低電磁干擾(EMI)效應、穩(wěn)態(tài)柵極電流調整和負柵極電壓驅動,在硬切換開關應用中穩(wěn)定運行。
1、英飛凌推出30W-500W快充應用CoolGaN氮化鎵產(chǎn)品
應用案例:
1、拆解報告:Anker安克全氮化鎵120W充電器
2、拆解報告:安克140W USB PD3.1氮化鎵充電器
英飛凌IGI60L1414B1M
IGI60L1414B1M 集成了一個半橋功率級,該功率級由兩個140 mΩ/600 V增強型CoolGaN開關與集成柵極驅動器組成,封裝于小巧的 6 x 8 mm TFLGA-27 封裝中。在低到中功率應用領域,它非常適合用于支持高功率密度的電機驅動和開關電源的設計,充分利用CoolGaN功率開關優(yōu)異的開關特性。
英飛凌的CoolGaN及相關功率開關 提供了非常穩(wěn)健的柵極結構。當其在“導通”狀態(tài)下由幾 mA 的連續(xù)柵極電流驅動時,總能保證最小的導通電阻 Rdson。
英飛凌IGI60L2727B1M
IGI60L2727B1M 集成了一個半橋功率級,該功率級由兩顆600 V / 270 mΩ增強型 CoolGaN開關與集成柵極驅動器組成,封裝為小尺寸 6 x 8 mm TFLGA-27。在低到中等功率應用領域,它非常適合用于高功率密度電機驅動和開關電源的設計,充分發(fā)揮CoolGaN功率開關卓越的開關特性。
英飛凌的CoolGaN及相關功率開關提供了非常穩(wěn)健的柵極結構。當在“導通”狀態(tài)下由連續(xù)的毫安級柵極電流驅動時,器件始終能夠保證最小導通電阻 Rdson。
英飛凌IGI60L5050B1M
IGI60L5050B1M 集成了一個半橋功率級,該功率級由兩個500mΩ/600V增強型CoolGaN開關與集成柵極驅動器組成,封裝在緊湊的6 x 8 mm TFLGA-27封裝中。在低到中功率應用領域,該器件非常適合用于設計 高功率密度的電機驅動和開關電源,充分利用 CoolGaN功率開關優(yōu)異的開關性能。
英飛凌的CoolGaN及相關功率開關提供了非常堅固的柵極結構。在“導通”狀態(tài)下,當以數(shù) mA的連續(xù)柵極電流驅動時,始終可以保證其具備最小的導通電阻Rdson。
Innoscience 英諾賽科
英諾賽科ISG6102
ISG6102是一款耐壓700V,導阻150mΩ的半橋氮化鎵功率芯片,支持9-80V的輸入電壓而無需額外的低壓差線性穩(wěn)壓器,能夠維持6V柵極驅動電壓,集成的智能柵極驅動器提供可編程的一級開啟速度以控制轉換速率,并延遲二級開啟增強,從而實現(xiàn)高頻率、高效率和低EMI性能。內部集成無損電流感應,具有可編程的開關啟動斜率,支持零反向恢復電壓,采用QFN6x8封裝。
英諾賽科ISG6103
ISG6103是一款耐壓700V,導阻230mΩ的半橋氮化鎵功率芯片,內置高壓線性穩(wěn)壓器、智能柵極驅動器和無損電流檢測電路,支持9-80V的輸入電壓而無需額外的低壓差線性穩(wěn)壓器,能夠維持6V柵極驅動電壓。集成的智能柵極驅動器提供可編程的一級開啟速度以控制轉換速率,并延遲二級開啟增強,從而實現(xiàn)高頻、高效率和低EMI性能,采用QFN6x8封裝。
英諾賽科ISG6106QA
英諾賽科ISG6106是一款耐壓700V,導阻100mΩ的半橋氮化鎵功率芯片,內部集成了高壓線性穩(wěn)壓器、智能棚極驅動器和無損電流檢測電路,支持最高80V輸入而無需額外的LDO需求,并可保持6.5V的柵極驅動電壓。
ISG6106可耐受700V連續(xù)電壓,800V的瞬時電壓,靜態(tài)電流僅有115μA,支持自動待機模式,支持零反向恢復電荷,高頻操作可達2MHz,集成5V LDO用于供電數(shù)字隔離器,內置的智能柵極驅動器提供可編程開關以控制轉換速率,采用QFN6x8封裝。
英諾賽科ISG6107QA
英諾賽科ISG6107是一款耐壓700V,導阻150mΩ的半橋氮化鎵功率芯片,內部集成了高壓線性穩(wěn)壓器、智能棚極驅動器和無損電流檢測電路,支持最高80V輸入而無需額外的LDO需求,并可保持6.5V的柵極驅動電壓。
ISG6107可耐受700V連續(xù)電壓,800V的瞬時電壓,靜態(tài)電流僅有115μA,支持自動待機模式,支持零反向恢復電荷,高頻操作可達2MHz,集成5V LDO用于供電數(shù)字隔離器,內置的智能柵極驅動器提供可編程開關以控制轉換速率,采用QFN6x8封裝。
英諾賽科ISG6108QA
英諾賽科ISG6108是一款耐壓700V,導阻230mΩ的半橋氮化鎵功率芯片,內部集成了高壓線性穩(wěn)壓器、智能棚極驅動器和無損電流檢測電路,支持最高80V輸入而無需額外的LDO需求,并可保持6.5V的柵極驅動電壓。
ISG6108可耐受700V連續(xù)電壓,800V的瞬時電壓,靜態(tài)電流僅有115μA,支持自動待機模式,支持零反向恢復電荷,高頻操作可達2MHz,集成5V LDO用于供電數(shù)字隔離器,內置的智能柵極驅動器提供可編程開關以控制轉換速率,采用QFN6x8封裝。
英諾賽科ISG6109QA
英諾賽科ISG6109是一款耐壓700V,導阻320mΩ的半橋氮化鎵功率芯片,內部集成了高壓線性穩(wěn)壓器、智能棚極驅動器和無損電流檢測電路,支持最高80V輸入而無需額外的LDO需求,并可保持6.5V的柵極驅動電壓。
ISG6109可耐受700V連續(xù)電壓,800V的瞬時電壓,靜態(tài)電流僅有115μA,支持自動待機模式,支持零反向恢復電荷,高頻操作可達2MHz,集成5V LDO用于供電數(shù)字隔離器,內置的智能柵極驅動器提供可編程開關以控制轉換速率,采用QFN6x8封裝。
JOULWATT 杰華特
杰華特JW1568K
JW1568K集成了一個門極驅動器和兩個增強模式的GaN晶體管,采用半橋配置。集成的功率GaN器件具有220 m?的導通電阻(RDS(ON))和650 V的漏極-源極擊穿電壓,而嵌入式門極驅動器的高側可以輕松地由集成的bootstrap二極管供電。
JW1568K具有下部和上部驅動部分的欠壓鎖定保護,可防止功率開關在低效率或危險條件下運行。JW1568K提供6mm*8mm的QFN封裝。高度集成化使其成為一種簡單易用、元件數(shù)量少且高效的隔離電源傳遞應用解決方案。
應用案例:
1、拆解報告:機械革命140W USB-C氮化鎵快充充電器
2、拆解報告:Aohi 140W 2C1A氮化鎵充電器(青春版)
3、拆解報告:倍思100W伸縮線桌面充
4、拆解報告:機械革命140W USB-C氮化鎵快充充電器
Navitas 納微
納微NV624X
NV624X是一款采用了Navitas 納微半導體最新GaNSense技術的新一代半橋氮化鎵功率芯片系列產(chǎn)品,相比于現(xiàn)有的分立式方案,納微半橋功率芯片可實現(xiàn)MHz級的開關頻率,將有效降低系統(tǒng)損耗和復雜度。
納微NV624X系列目前已有 NV6245C、NV6247兩款產(chǎn)品,額定電壓均為 650V,均采用工業(yè)標準、薄型、低電感的 6x8mm PQFN 封裝。納微 NV6245C 內置2顆 275mΩ GaN FETs 和對應驅動器,可用于 65W ACF 拓撲快充電源、100W AHB 拓撲快充電源等產(chǎn)品中。
納微NV6247內置2顆160mΩ GaN FETs和對應驅動器,實現(xiàn)橋式電源拓撲在 MHz 頻率下運行。不僅如此,芯片同時還完美適配圖騰柱PFC以及三相電機驅動等應用場景。
納微NV624X 半橋氮化鎵功率芯片為電子元件創(chuàng)建了一個易于使用的系統(tǒng)構建塊。相較分立式方案,革命性的單片集成方案能有效減少 60% 的元件數(shù)量及布局結構,進而減少系統(tǒng)成本、尺寸、重量與復雜性。
納微NV624X半橋氮化鎵功率芯片集成的 GaNSense 技術實現(xiàn)了前所未有的自動保護,提升了系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性,并結合了無損電流感測,達到更高層級的效率和節(jié)能水平。
1、邁向MHz時代,納微重磅推出新型半橋氮化鎵功率芯片NV624x系列
2、納微半導體發(fā)布GaNSense半橋氮化鎵功率芯片NV624x應用手冊
novosns 納芯微
納芯微NSG65N15K
為進一步發(fā)揮GaN高頻、高速的特性優(yōu)勢,納芯微同時推出了集成化的Power Stage產(chǎn)品NSG65N15K,內部集成了半橋驅動器NSD2621和兩顆耐壓650V、導阻電阻150mΩ的GaN開關管,工作電流可達20A。NSG65N15K內部還集成了自舉二極管,并且內置可調死區(qū)時間、欠壓保護、過溫保護功能,可以用于圖騰柱PFC、ACF和LLC等半橋或全橋拓撲。
NSG65N15K用一顆器件取代驅動器和兩顆開關管組成的半橋,有效減少元件數(shù)量和布板面積。NSG65N15K是9*9mm的QFN封裝,相比傳統(tǒng)分立方案的兩顆5*6mm DFN封裝的GaN開關管加上一顆4*4mm QFN封裝的高壓半橋驅動,加上外圍元件,總布板面積可以減小40%以上,從而有效提高電源的功率密度。同時,NSG65N15K的走線更方便PCB布局,有利于實現(xiàn)簡潔快速的方案設計。
NSG65N15K的合封設計有助于減小驅動和開關管之間的寄生電感,簡化系統(tǒng)設計并提高可靠性。如上圖所示,傳統(tǒng)的分立器件方案,會引入由于PCB走線造成的柵極環(huán)路電感Lg_pcb和由于GaN內部打線造成的共源極電感Lcs。
其中,柵極環(huán)路電感Lg_pcb會在柵極電壓開通或關斷過程產(chǎn)生振鈴,如果振鈴超出GaN的柵源電壓范圍,容易造成柵極擊穿;并且在上管開通過程中,高dv/dt產(chǎn)生的米勒電流會在下管的Lg_pcb上產(chǎn)生正向壓降,有可能造成GaN的柵極電壓大于開啟電壓,從而誤導通。而共源極電感Lcs造成的影響,主要是會限制GaN電流的di/dt,增加額外的開關損耗;此外,在GaN開通過程電流增大,由于di/dt會在Lcs上產(chǎn)生正向壓降,降低了GaN的實際柵極電壓,增大了開通損耗。
1、納芯微進軍第三代半導體市場,推出半橋氮化鎵芯片
PRIMECHIP 元芯半導體
元芯半導體YX45132
YX45132將導阻400mΩ的高性能增強型700V GaN HEMT與全功能柵極驅動器集成在一起,實現(xiàn)了高頻率和高效率運行。該器件采用了一種新穎的電流檢測方法,該方法不受GaN動態(tài)導通電阻影響,可實現(xiàn)精準電流檢測,從而進一步提升系統(tǒng)性能和可靠性,這是分立GaN器件無法實現(xiàn)的。
YX45132內部集成了一個從40V VCC降壓的5V LDO,支持帶遲滯的TTL和CMOS邏輯輸入。同時還具備欠壓鎖定(UVLO)和過溫保護(OTP)功能,以提高系統(tǒng)的魯棒性;低待機電流設計可改善空載效率。
元芯半導體YX45134
YX45134 集成了一顆700V 300mΩ增強型GaN HEMT與全功能柵極驅動器,可實現(xiàn)高頻率和高效率運行。YX45134采用了一種新型電流檢測方法,該方法獨立于 GaN 的動態(tài) Rdson,可實現(xiàn)高精度的電流檢測,從而進一步提升系統(tǒng)性能與可靠性,這是分立式 GaN 器件所無法實現(xiàn)的。
YX45134內置從 40V VCC 轉換的 5V LDO,支持帶遲滯的 TTL 與 CMOS 邏輯輸入。同時具備欠壓鎖定(UVLO)與過溫保護功能,以增強系統(tǒng)的可靠性;其超低待機電流有助于提高空載效率。YX45134 可支持多種拓撲結構,包括反激(Flyback)、半橋(Half-Bridge)、降壓/升壓(Buck/Boost)、LLC 以及其他諧振變換器,在 MHz 級開關頻率下實現(xiàn)高效率和低 EMI,并以低成本實現(xiàn)前所未有的功率密度。
元芯半導體YX45136
YX45136將高性能增強型700V GaN HEMT與全功能柵極驅動器集成,實現(xiàn)了前所未有的高頻率與高效率運行。YX45136采用一種新型電流檢測方法,該方法不依賴GaN 動態(tài) Rdson,可實現(xiàn)精確電流檢測,進一步提升系統(tǒng)性能和魯棒性,而這在分立式 GaN FET 中是無法實現(xiàn)的。
YX45136 集成了從 40V VCC 降壓的 5V LDO,并支持帶遲滯的 TTL 與 CMOS 輸入邏輯。同時具備欠壓鎖定(UVLO)和過溫保護,提高系統(tǒng)可靠性;低待機電流則改善了空載效率。
YX45136 可支持多種拓撲結構,如反激、半橋、Buck/Boost、LLC 以及其他諧振變換器,實現(xiàn) MHz 級開關頻率,具備高效率和低 EMI,同時在低成本下實現(xiàn)前所未有的功率密度。
ST 意法半導體
ST意法半導體目前已推出至少5款MasterGaN半橋器件,MasterGaN器件內部集成了兩顆 650V耐壓的GaN開關管及驅動器,組成半橋器件,是一款先進的系統(tǒng)級功率封裝,可輸入邏輯電壓信號輕松控制器件,支持零下40到125攝氏度工作溫度范圍。
意法MasterGaN1
ST意法半導體MasterGaN1內部集成半橋驅動器和兩顆耐壓650V,導阻150mΩ的高壓GaN開關管,集成在9*9*1mm的QFN封裝內,工作電流10A,低側和高側均具有欠壓關閉保護。驅動器內置自舉二極管,內置互鎖功能,且具有準確的內部定時匹配。
圖為ST MasterGaN1的評估板,連接為半橋輸出,左側為驅動信號輸入,右側為半橋輸出,左側下方是一顆穩(wěn)壓器,為MasterGaN1提供穩(wěn)壓供電。通過評估板圖片可以看出,MasterGaN1器件將控制信號和功率走線分開,便于走線布局設計。
ST意法半導體 MasterGaN1 通過內部集成半橋驅動器和GaN開關管來減少元件數(shù)量,同時其走線方便布局設置,可實現(xiàn)靈活簡潔快速的設計。
1、ST意法半導體發(fā)布GaN半橋器件:內置驅動器和兩顆氮化鎵
2、ST意法半導體推出三款半橋氮化鎵單芯片
應用案例:
1、拆解報告:華為66W氮化鎵超薄充電器
2、拆解報告:華為66W多口超級快充拆解
意法MasterGaN1L
意法MASTERGAN1L是一款先進的系統(tǒng)級功率封裝器件,在半橋配置中集成了柵極驅動器和兩個增強模式GaN晶體管。集成的功率GaN具有150 mΩ的RDS(ON)和650 V漏源閉鎖電壓,而嵌入式柵極驅動器的高側可由集成式自舉二極管輕松提供。
MASTERGAN1L在VCC上具有UVLO保護,可防止電源開關在低效率或危險條件下運行,并且互鎖功能可避免出現(xiàn)交叉?zhèn)鲗У那闆r。輸入引腳的范圍經(jīng)過擴展,可與模擬控制器、微控制器和DSP單元輕松連接。MASTERGAN1L的工作溫度范圍為-40°C至125°C,采用緊湊型9x9 mm QFN封裝。
意法MasterGaN2
ST意法半導體MasterGaN2內部集成了半橋驅動器和兩顆耐壓650V的高壓GaN開關管組成非對稱半橋,上管為225mΩ,下管為150mΩ,集成在9*9*1mm的QFN封裝內,工作電流最高10A,低側和高側均具有欠壓關閉保護,可用于ACF拓撲。
MASTERGAN2為非對稱設計的半橋結構,上管為225mΩ,下管為150mΩ,其余功能與MASTERGAN1一致,可用于ACF拓撲。
ST意法半導體 MasterGaN2 集成的驅動器內置自舉二極管,內置互鎖功能,且具有準確的內部定時匹配。
1、ST意法半導體推出三款半橋氮化鎵單芯片
意法MasterGaN3
MASTERGAN3是一款先進的功率系統(tǒng)封裝集成,采用門極驅動器和兩個增強模式GaN晶體管的非對稱半橋配置。集成的功率GaN具有650 V的擊穿電壓,同時嵌入式門極驅動器的高側可以通過集成的自舉二極管輕松供電。
ST意法半導體MasterGaN3 內部集成了半橋驅動器和兩顆耐壓650V的高壓GaN開關管組成非對稱半橋,上管為450mΩ,下管為225mΩ,集成在 9*9*1mm 的QFN封裝內,工作電流最高6.5A,低側和高側均具有欠壓關閉保護。
MASTERGAN3在上下驅動部分都具有UVLO保護,防止電源開關在低效率或危險條件下工作,互鎖功能可以避免交叉?zhèn)鲗l件。MASTERGAN3的工作溫度范圍為-40°C至125°C,適用于工業(yè)環(huán)境,采用9x9 mm QFN封裝。
1、四大功率器件廠商推出半橋氮化鎵合封芯片
意法MasterGaN4
ST意法半導體MasterGaN4 內部集成半橋驅動器和兩顆耐壓650V,導阻225mΩ的高壓GaN開關管,集成在9*9*1mm的QFN封裝內,工作電流6.5A,低側和高側均具有欠壓關閉保護。驅動器內置自舉二極管,內置互鎖功能,且具有準確的內部定時匹配。
MasterGaN4為對稱半橋結構,內置兩顆225mΩ導阻的高壓GaN開關管。
ST意法半導體MasterGaN4通過內部集成半橋驅動器和GaN開關管來減少元件數(shù)量,同時其走線方便布局設置,可實現(xiàn)靈活簡潔快速的設計。
1、ST意法半導體推出三款半橋氮化鎵單芯片
應用案例:
1、古石 x 意法188W多口桌面充電器參考設計解析
意法MasterGaN4L
意法MASTERGAN4L是一款先進的系統(tǒng)級功率封裝器件,在半橋配置中集成了柵極驅動器和兩個增強模式GaN晶體管。集成的功率GaN分別具有225 mΩ的RDS(ON)和650 V漏源阻斷電壓,而嵌入式柵極驅動器的高側可由集成式自舉二極管輕松提供。
MASTERGAN4L在VCC上具有UVLO保護,可防止電源開關在低效率或危險條件下運行,并且互鎖功能可避免出現(xiàn)交叉?zhèn)鲗У那闆r。輸入引腳的范圍經(jīng)過擴展,可與模擬控制器、微控制器和DSP單元輕松連接。MASTERGAN4L的工作溫度范圍為-40°C至125°C,采用緊湊型9x9 mm QFN封裝。
意法MasterGaN5
MASTERGAN5是一款先進的功率系統(tǒng)封裝集成,采用門極驅動器和兩個增強模式GaN功率晶體管的半橋配置。集成的功率GaNs具有650V的擊穿電壓,同時嵌入式門極驅動器的高側可以通過集成的二極管輕松供電。
ST意法半導體MasterGaN5內部集成半橋驅動器和兩顆耐壓650V,導阻450mΩ的高壓GaN開關管,集成在9*9*1mm的QFN封裝內,工作電流4A,低側和高側均具有欠壓關閉保護。驅動器內置自舉二極管,內置互鎖功能,且具有準確的內部定時匹配。
1、華為發(fā)力大功率快充,90W氮化鎵充電器拆解,首發(fā)ACF+雙GaN架構
Tagore泰高技術
泰高技術TTHB100NM
泰高技術推出氮化鎵半橋芯片TTHB100NM,這是一款集成2顆增強型氮化鎵650V 100mΩ 氮化鎵開關管及對應的驅動器的半橋功率芯片,用于高側、低側和電平轉換。它內置了UVLO(欠壓鎖定)、過溫和帶故障輸出信號的過電流保護,芯片內集成了用于高側的啟動電源。
泰高技術 TTHB100NM 具有12V~20V的寬電源工作范圍,可應用在DC–DC轉換、逆變器、手機/筆記本充電器、LED/電機驅動、圖騰柱無橋PFC 應用、高頻LLC轉換器、服務器/AC-DC電源、有源鉗位反激等場景中。
泰高技術 TTHB100NM 芯片采用低電感 8mm×10mm QFN 封裝,低電感封裝的集成驅動器允許在高壓和高頻中安全運行。開關頻率高達2MHz,傳輸延遲低至 50ns,支持 50V/ns dV/dT 抗擾度, 外圍元器件精簡,具有非常緊湊和簡便的布局,可實現(xiàn)靈活快捷的設計。
泰高技術 TTHB100NM 芯片 8mm×10mm QFN 封裝看起來比較大,但是比起兩顆8mm*8mm的GaN開關管加上獨立的驅動器,占板面積大大縮小。同時合封器件也大大減小了寄生效應對效率的影響,提高電源產(chǎn)品的效率和可靠性。
1、又一家第三代半導體企業(yè)宣布進軍合封GaN半橋市場
TI德州儀器
德州儀器LMG2610
LMG2610是一款 650V GaN 功率 FET 半橋,適用于開關模式電源應用中 < 75W 的有源鉗位反激式 (ACF) 轉換器。LMG2610 通過在 9mm x 7mm QFN 封裝中集成半橋功率 FET、柵極驅動器、自舉二極管和高側柵極驅動電平轉換器,簡化了設計、減少了元件數(shù)量并減小了布板空間。
非對稱GaN FET電阻針對 ACF 工作條件進行了優(yōu)化??删幊虒▔簲[率可提供 EMI 和振鈴控制。與傳統(tǒng)的電流檢測電阻相比,低側電流檢測仿真可降低功耗,并允許將低側散熱焊盤連接到冷卻 PCB 電源接地。
高側柵極驅動信號電平轉換器消除了外部解決方案中出現(xiàn)的噪聲和突發(fā)模式功率耗散問題。智能開關 GaN 自舉 FET 沒有二極管正向壓降,可避免高側電源過充,并且反向恢復電荷為零。
LMG2610 具有低靜態(tài)電流和快速啟動時間,支持轉換器輕負載效率要求和突發(fā)模式運行。保護特性包括 FET 導通互鎖、欠壓鎖定 (UVLO)、逐周期電流限制和過熱關斷。
德州儀器LMG2640
LMG2640 是一款 650V GaN功率FET半橋,適用于開關模式電源應用中。LMG2640通過在 9mm x 7mm QFN封裝中集成半橋功率 FET、柵極驅動器、自舉二極管和高側柵極驅動電平轉換器,可簡化設計、減少元件數(shù)量并縮減布板空間。
與傳統(tǒng)的電流檢測電阻相比,低側電流檢測仿真可降低功耗,并允許將低側散熱焊盤連接到 PCB 電源地進行冷卻。高側柵極驅動信號電平轉換器消除了外部解決方案中出現(xiàn)的噪聲和突發(fā)模式功率耗散問題。智能開關 GaN 自舉 FET 沒有二極管正向壓降,可避免高側電源過充,并且反向恢復電荷為零。
LMG2640 具有低靜態(tài)電流和快速啟動時間,支持轉換器輕負載效率要求和突發(fā)模式運行。保護特性包括FET 導通互鎖、欠壓鎖定 (UVLO)、逐周期電流限制和過熱關斷。
德州儀器LMG2650
LMG2650 是一款 650V、95mΩ 氮化鎵(GaN)功率 FET 半橋器件。它通過在 6mm × 8mm QFN 封裝內集成半橋功率 FET、柵極驅動器、自舉二極管和高側柵極驅動電平移位器,簡化了設計,減少了元件數(shù)量,并節(jié)省了電路板空間。
器件支持 可編程的上升沿開啟速率,用于 抑制 EMI 和振鈴。低側電流檢測仿真功能相比傳統(tǒng)電流檢測電阻能夠降低功耗,并允許低側熱焊盤直接連接到散熱 PCB 電源地。
高側GaN 功率 FET 可通過 低側參考柵極驅動引腳 (INH) 或 高側參考柵極驅動引腳 (GDH) 控制。高側柵極驅動電平移位器能夠在嚴苛的功率開關環(huán)境下,可靠地將 INH 引腳信號傳輸至高側柵極驅動器。
德州儀器LMG2652
LMG2652 是一款650V 140mΩ GaN 功率 FET 半橋。LMG2652 通過在 6mm x 8mm QFN 封裝中集成半橋功率 FET、柵極驅動器、自舉二極管和高側柵極驅動電平轉換器,可簡化設計、減少元件數(shù)量并縮減布板空間。
與傳統(tǒng)的電流檢測電阻相比,低側電流檢測仿真可降低功耗,并允許將低側散熱焊盤連接到 PCB 電源地進行冷卻。
高側GaN功率FET可通過低側參考柵極驅動引腳(INH) 或高側參考柵極驅動引腳 (GDH) 進行控制。在具有挑戰(zhàn)性的電源開關環(huán)境中,高側柵極驅動信號電平轉換器能夠可靠地將 INH 引腳信號傳輸?shù)礁邆葨艠O驅動器。智能開關 GaN 自舉 FET 沒有二極管正向壓降,可避免高側電源過充,并且反向恢復電荷為零。
LMG2652 具有低靜態(tài)電流和快速啟動時間,可滿足轉換器輕負載效率要求,并實現(xiàn)突發(fā)模式運行。保護特性包括 FET 導通互鎖、欠壓鎖定 (UVLO)、逐周期電流限制和過熱關斷。
德州儀器LMG2656
LMG2656是一款650V 230mΩ GaN 功率 FET 半橋。LMG2656 通過在 6mm x 8mm QFN 封裝中集成半橋功率 FET、柵極驅動器、自舉 FET 和高側柵極驅動電平轉換器,可簡化設計、減少元件數(shù)量并縮減布板空間。
可編程導通壓擺率可實現(xiàn) EMI 和振鈴控制。與傳統(tǒng)的電流檢測電阻相比,低側電流檢測仿真可降低功耗,并允許將低側散熱焊盤連接到 PCB 電源地。高側 GaN 功率 FET 可通過低側參考柵極驅動引腳(INH) 或高側參考柵極驅動引腳 (GDH) 進行控制。在具有挑戰(zhàn)性的電源開關環(huán)境中,高側柵極驅動信號電平轉換器能夠可靠地將 INH 引腳信號傳輸?shù)礁邆葨艠O驅
動器。
智能開關 GaN 自舉 FET 沒有二極管正向壓降,可避免高側電源過充,并且反向恢復電荷為零。
LMG2656 具有低靜態(tài)電流和快速啟動時間,可滿足轉換器輕負載效率要求,并實現(xiàn)突發(fā)模式運行。保護特性包括 FET 導通互鎖、欠壓鎖定 (UVLO)、逐周期電流限制和過熱關斷。超低壓擺率設置支持電機驅動應用。
充電頭網(wǎng)總結
文中提及的多家半橋氮化鎵芯片,覆蓋600~700V高壓段電源設計需求,并各具亮點,倍有特色,工程師可根據(jù)產(chǎn)品實際設計需求,選擇適合的產(chǎn)品,以達成性能與成本的平衡點。
綜合來看,半橋氮化鎵芯片已經(jīng)成為業(yè)界重點發(fā)力的方向之一。通過將功率器件與驅動電路深度集成,它們在降低設計復雜度、提升系統(tǒng)性能、提升功率密度展現(xiàn)出強大潛力。無論是在PD快充和DC適配器等消費級市場,還是在車載OBC、儲能、光伏逆變等應用中,高壓半橋GaN方案都加速滲透高功率電源領域。
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