1250V！PI PowiGaN?提升GaN開(kāi)關(guān)耐壓上限

氮化鎵(GaN)是最接近理想的半導體開(kāi)關(guān)的器件，能夠以非常高的能效和高功率密度實(shí)現電源轉換。相比于生成工藝復雜的SiC，GaN的生成工藝相對成熟，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級和工業(yè)級開(kāi)關(guān)功率應用。當然，相比SiC在高壓領(lǐng)域的出色表現，GaN在高壓的表現并不突出。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(kāi)關(guān)的耐壓上限提升到1250V，再次為GaN開(kāi)關(guān)的應用填補了新的耐受電壓領(lǐng)域。

PI的PowiGaN已經(jīng)在超過(guò)60個(gè)的市場(chǎng)應用中得到廣泛使用，這次發(fā)布的InnoSwitch?3-EP 1250V IC是Power Integrations的InnoSwitch恒壓/恒流準諧振離線(xiàn)反激式開(kāi)關(guān)IC產(chǎn)品系列的最新成員，采用1250V的PowiGaN開(kāi)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(kāi)關(guān)選項，包括725V硅開(kāi)關(guān)、1700V碳化硅開(kāi)關(guān)以及其它衍生出的750V、900V和現在1250V耐壓的PowiGaN開(kāi)關(guān)。

PI 高壓PowiGaN的產(chǎn)品路線(xiàn)圖

據統計，PI以超過(guò)20%的市場(chǎng)占有率穩居2022年全球GaN出貨量第一的位置。進(jìn)入2023年P(guān)I不斷強化自己在GaN開(kāi)關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)優(yōu)勢。在3月份推出了基于氮化鎵的900VInnoSwitch新品后，持續開(kāi)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)勢擴展到更廣泛的應用領(lǐng)域甚至是目前碳化硅技術(shù)應用領(lǐng)域的決心。PI技術(shù)培訓經(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以下的直流應用中取代SiC產(chǎn)品。

Power Integrations專(zhuān)有的1250V PowiGaN技術(shù)特別適用于工業(yè)和家電類(lèi)的應用，其開(kāi)關(guān)損耗不到相同電壓下同等硅器件開(kāi)關(guān)損耗的三分之一從而使得功率變換的效率可以達到93%，進(jìn)而有助于實(shí)現高緊湊度的反激式電源設計。在高達85W輸出功率的情況下無(wú)需散熱片，并且在待機模式下可以為負載提供更大的功率，兩個(gè)特性都利于縮小系統的尺寸。設計人員在使用新款I(lǐng)nnoSwitch3-EP 1250V IC時(shí)，可以非常放心地明確其設計可以工作于1000V的峰值工作電壓，因為1250V的絕對最大值可以滿(mǎn)足80%的行業(yè)降額標準。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的耐用性，從而適合幾乎所有地區的工業(yè)類(lèi)電壓應用需求，以及高交流和三相供電的室外照明應用，甚至特別適合在某些電網(wǎng)很不穩定環(huán)境下的各類(lèi)應用。因為在這種環(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現有的InnoSwitch3系列的初級開(kāi)關(guān)產(chǎn)品系列

作為業(yè)內少數幾家能夠完全獨立供應Si，GaN和SiC功率器件的廠(chǎng)商，PI現有的InnoSwitch3系列的硅、GaN和SiC的初級開(kāi)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)品填補了這一應用空白領(lǐng)域，從而讓客戶(hù)應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對不同應用客戶(hù)的電壓需求，幫助客戶(hù)經(jīng)濟可靠地設計未來(lái)的功率系統。

Jason Yan特別提到，在高壓反激類(lèi)的應用當中PowiGaN開(kāi)關(guān)優(yōu)于MOSFET，對于硅器件，其VDS額定耐壓的增加會(huì )導致其RDS(ON)急劇增加為降低RDS(ON) 而增大晶圓尺寸，這樣會(huì )導 致開(kāi)關(guān)電容容量（COSS）的增加，相比于硅和碳化硅開(kāi)關(guān)，PowiGaN擁有非常低的RDS(ON)，從而在系統能效方面擁有更多的優(yōu)勢。另一方面，在750VDC電壓下，PowiGaN開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)損耗約為同等硅MOSFET開(kāi)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。