日前，氮化鎵供應(yīng)商Power Intergrations（PI）宣布推出集成900V氮化鎵(GaN)InnoSwitch3-AQ，為工業(yè)和汽車應(yīng)用增加更高功率，更高效率，更高電壓以及更高可靠性的產(chǎn)品，繼續(xù)補(bǔ)充InnoSwitch3系列組合。
“對(duì)于不同的輸入電壓，不同的輸出功率，PI有各種不同材料對(duì)應(yīng)的功率器件，以滿足客戶的不同需求。”PI資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光在介紹InnoSwitch3-AQ新品時(shí)說(shuō)道。
根據(jù)不同電壓選用合適的功率開關(guān)
InnoSwitch3-AQ之所以要在功率、效率以及電壓方面進(jìn)行提升，主要是源于終端市場(chǎng)的需求革新。
無(wú)論是汽車還是工業(yè)市場(chǎng)，功率需求都是在不斷提升，包括更高性能的處理器、更多無(wú)線通信功能、更大的顯示屏、更高的峰值功率以及取消12V鉛酸電池的需求。
尤其是電動(dòng)汽車取消或者縮小12V鉛酸電池的呼聲越來(lái)越高，主要原因是這樣可以減少汽車重量，從而優(yōu)化行駛里程，并且可以降低生產(chǎn)及維護(hù)成本。
第二，則是更高的轉(zhuǎn)換效率，可以提高能源利用效率、優(yōu)化散熱系統(tǒng)并且降低系統(tǒng)尺寸。
另外，則是供電電壓正在不斷提高，首先電動(dòng)汽車母線正在向400V和800V轉(zhuǎn)換，其次在工業(yè)和照明領(lǐng)域，277V交流及三相電越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用，此外還需要考慮包括印度及其他熱帶地區(qū)不穩(wěn)定的電網(wǎng)。
為了滿足汽車中的不同電壓和功率等級(jí)，PI已先后推出包括750V、900V硅功率開關(guān)以及1700V碳化硅產(chǎn)品，而900V氮化鎵的推出，更是將功率提升至100W。
900V氮化鎵的優(yōu)勢(shì)
最新的氮化鎵InnoSwitch3-AQ繼承了InnoSwitch3輸出級(jí)的同步整流，準(zhǔn)諧振開關(guān)，F(xiàn)luxLink數(shù)字隔離等多方面優(yōu)勢(shì)。高集成度可以減少周邊元件數(shù)量并顯著提升可靠性，根據(jù)PI的參考設(shè)計(jì)，完成一個(gè)典型電源設(shè)計(jì)僅需要80個(gè)元件。
900V氮化鎵效率相比900V硅器件提高了1.5%，這意味著可以減少20%的熱量，支持高達(dá)100W輸出，而且無(wú)需散熱片。根據(jù)PI的實(shí)際測(cè)試結(jié)果，采用氮化鎵的產(chǎn)品在400VDC 60W負(fù)載條件下，相比碳化硅都有10度的降低。
氮化鎵的效率優(yōu)勢(shì)不止體現(xiàn)在典型系統(tǒng)中，在輕載時(shí)，效率優(yōu)勢(shì)同樣明顯，在50%負(fù)載時(shí)為93%的效率，即便在10%負(fù)載時(shí)也可以達(dá)到85%的效率，這可進(jìn)一步節(jié)省電動(dòng)車的電量。
另外，900V的氮化鎵相比750V具有更高的裕量及耐用性。最高支持550VDC及10%的降額，或者450VDC和雷擊/噪聲及20%降額的影響。
閻金光還強(qiáng)調(diào)了PI氮化鎵的可靠性，在消費(fèi)市場(chǎng)PI的氮化鎵已經(jīng)商用化多年，并長(zhǎng)期保持市場(chǎng)領(lǐng)先地位，針對(duì)車規(guī)級(jí)產(chǎn)品，故障率僅有0.2ppm，完全符合汽車安規(guī)要求。
除了在車用領(lǐng)域，PI還推出了工業(yè)規(guī)格的900V氮化鎵，可應(yīng)用于包括3相工業(yè)供電、服務(wù)器輔助電源以及LED路燈等市場(chǎng)。
如何取消12V電池
12V作為汽車中最常見的標(biāo)準(zhǔn)供電網(wǎng)絡(luò)，包含了眾多負(fù)載，其中包括至多高達(dá)數(shù)千瓦瞬時(shí)功率的轉(zhuǎn)向助力。
而當(dāng)如圖所示，取消12V電池之后，轉(zhuǎn)向助力由于其高動(dòng)態(tài)功率，將被放置于高壓負(fù)載中，其余負(fù)載依然使用12V母線。這時(shí)可以采用數(shù)個(gè)APU（輔助供電單元）并聯(lián)方式，支持12V負(fù)載，滿足一定的動(dòng)態(tài)范圍以及支持冗余應(yīng)急。
功率系統(tǒng)需要聯(lián)合創(chuàng)新
閻金光認(rèn)為，功率系統(tǒng)的最佳技術(shù)，應(yīng)該是有自己的高壓技術(shù)，并且根據(jù)高壓工藝研發(fā)出一套獨(dú)特的控制算法來(lái)發(fā)揮高壓優(yōu)勢(shì)，InnoSwitch3-AQ就是這一理念的典型體現(xiàn)。
在很多汽車客戶的認(rèn)知或項(xiàng)目實(shí)施中，APU大多數(shù)都是采用初級(jí)恒壓的控制拓?fù)?，并且采用分立元件?shí)現(xiàn)的。而高集成度、高效率的InnoSwitch3則通過(guò)一系列創(chuàng)新解決了取消12V蓄電池趨勢(shì)的最大障礙。
