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功率密度要求持續提升 TI 推GaN新品實現千瓦應用

文‧程倚華 發布日期:2018/11/05 關鍵字:GaN氮化鎵FETsMOSFET

隨著科技演進,無論是在消費電子、工業自動化或是雲端運算帶來的伺服器,各個領域都在追求更高的功率密度,以達到逐漸提升的電力要求。目前,功率元件以MOSFET為主流,但已有廠商陸續推出氮化鎵(GaN)材料元件,以做到更高的切換頻率與晶片尺寸。德州儀器(TI)日前推出的GaN FET產品系列,更能滿足高達10kW應用。

德州儀器類比IC應用經理蕭進皇表示,GaN元件能操作的切換頻率相對於MOSFET更高,在提升切換頻率後,包含電容等整體晶片體積都將縮小;相比之下,GaN元件設計重量只有MOSFET元件的六分之一。如此一來,不但能達成節省能源、降低成本,在晶片體積縮小之後,亦能提升能放置其他元件的空間。

為因應此趨勢,德州儀器日前推出推出新型600V GaN、50mΩ和70mΩ功率級產品組合,能支援高達10 kW應用。與應用於AC / DC電源供應器、機器人、可再生能源、電網基礎設施、通訊和個人電子的場效應電晶體(FETs)相比,該產品系列能協助工程師打造更小、更高效且更高性能的設計。蕭進皇進一步說明,目前MOSFET元件皆需要在外掛驅動控制,然而該產品將驅動控制納入同一個封裝之中,如此一來便能降低電子電路設計難度,縮短設計者的開發時間。

在未來,持續提升功率密度將是電源設計的主流趨勢。另一方面,將主動和被動零組件整合於電力系統之中,也能更可靠地實限縮小尺寸的目標。GaN元件能夠用應用在個人消費電子、工業馬達驅動、電網基礎設施等不同功率等級的應用之中,功率應用範圍從瓦橫跨到千瓦等級。

德州儀器的GaN FET產品系列擁有整合獨特的功能與保護特性,不僅簡化設計,同時實現更高的系統可靠度與最佳化高壓電源供應的性能,進一步為傳統串接(Cascade)和獨立(Stand-Alone)的GaN FET提供了智慧替代解決方案。透過整合的<100ns電流限制和過熱偵測 (Overtemperature Detection) 功能,此裝置可防止意外的直通事件 (Shoot-Through)與熱失控 (Thermal Runaway)發生,且系統介面訊號提供了自我監測的能力。

然而,由於GaN元件相對成本依然較高,因此蕭進皇進一步指出,在短時間內該公司的GaN相關產品會以滿足高效能的需求為主要目標市場;低成本的設計就不是最適合GaN元件的應用範疇。
 

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