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來(lái)源：納芯微 未來(lái)已來(lái)，氮化鎵的社會(huì )經(jīng)濟價(jià)值加速到來(lái)。 本文介紹了鎵未來(lái)和納芯微在氮化鎵方面的技術(shù)合作方案。 鎵未來(lái)提供的緊湊級聯(lián)型氮化鎵器件與納芯微隔離驅動(dòng)器配合，隔離驅動(dòng)器保證了異常工作情況下對氮化鎵器件的有效保護，完美展現了氮化鎵在先進(jìn)應用中高效率低損耗的核心價(jià)值，讓工程師放心無(wú)憂(yōu)采用氮化鎵。 普通消費者了解并接受氮化鎵，是從2018年氮化鎵PD快充開(kāi)始的。憑借氮化鎵卓越的開(kāi)關(guān)特性，可以高頻工作，實(shí)現高轉換效率，氮化鎵PD快充成功實(shí)現了小型化和輕量化，消費者易于攜帶，用戶(hù)體驗大幅度提升。在過(guò)去幾年內，氮化鎵在PD快充中的滲透率逐步提升，消費者對氮化鎵的認知是“氮化鎵=黑科技”，采用氮化鎵的PD快充可以賣(mài)到小幾百元，普通的采用硅器件的PD快充售價(jià)往往在一百元以?xún)�。氮化鎵的應用，很快從PD快充拓展到其它消費類(lèi)產(chǎn)品中，輸出功率從30W、65W逐步提升到120W甚至更大功率。 普通消費者，甚至對氮化鎵了解不多的工程師，普遍認為氮化鎵只能實(shí)現幾十瓦到一百多瓦的輸出功率。這種情況基本屬實(shí)，因為增強型氮化鎵目前只有QFN/DFN和TOLL等貼片封裝形式，在中大功率應用場(chǎng)景的散熱問(wèn)題難以解決。但是，鎵未來(lái)氮化鎵采用獨特的緊湊級聯(lián)型技術(shù)，封裝形式涵蓋QFN/DFN、TOLL、TO-220和TO-247等多種形式，滿(mǎn)足小功率（30W~300W）、中功率（300W~1kW）和大功率（1kW~6kW）等各種豐富的應用場(chǎng)景。 鎵未來(lái)在成立之初，聚焦中小功率的應用和市場(chǎng)拓展，但是從2022年開(kāi)始，公司發(fā)力中大功率的應用市場(chǎng)，在便攜式儲能雙向逆變器、服務(wù)器電源、算力電源和植物照明電源等應用領(lǐng)域取得不少突破。市場(chǎng)對氮化鎵接受程度的穩步提升，主要得益于社會(huì )對節能減排和高效率電能轉換的普遍共識。 
80+能效標準
嵌入式電源能效分級認證技術(shù)規范
EU lot9存儲電源效率要求 實(shí)現80+ 96%鈦金效率，或者CQC嵌入式電源輸出40V以?xún)饶苄I級96%峰值效率和VII級97%峰值效率，最具性?xún)r(jià)比的解決方案是氮化鎵圖騰柱無(wú)橋PFC拓撲加諧振軟開(kāi)關(guān)LLC拓撲的方案。 第一部分：氮化鎵實(shí)現高轉換效率，賦能節能減排 氮化鎵憑借卓越的開(kāi)關(guān)特性，具有“零”反向恢復電荷Qrr，特別適用于CCM BTP PFC (Continuous Current Mode Bridgeless Totem-Pole Power Factor Correction) 拓撲結構，相較于其它普遍采用的傳統拓撲結構，其主要優(yōu)點(diǎn)包括： 元器件最少，成本最低，性?xún)r(jià)比最高 效率最高，損耗大幅度下降，熱管理簡(jiǎn)單，可以實(shí)現自然散熱 單機功率大，功率密度高，重量輕 控制簡(jiǎn)單，能量可雙向流動(dòng)，整流和逆變一機兩用
基于GaN的CCM BTP PFC拓撲 第二部分：氮化鎵在中大功率應用中的挑戰及應對措施 鎵未來(lái)作為緊湊級聯(lián)型氮化鎵器件國內領(lǐng)先的供應商，其氮化鎵晶圓良率超過(guò)95%，結合本地化供應鏈和資源整合優(yōu)勢，性?xún)r(jià)比突出。相對于增強型氮化鎵來(lái)說(shuō)，鎵未來(lái)緊湊級聯(lián)型氮化鎵的主要優(yōu)勢包括： Vgs閾值電壓下限高達3.5V，抗干擾性能強，特別適用于高頻、硬開(kāi)關(guān)和大功率應用 Vgs閾值電壓上限高達20V（靜態(tài)），30V（動(dòng)態(tài)），驅動(dòng)兼容Si MOSFET驅動(dòng)器 不需要負壓關(guān)斷，外圍電路簡(jiǎn)單 有半個(gè)體二極管，不需要反并聯(lián)SBD以降低續流損耗并提升效率 封裝種類(lèi)齊全，包括貼片QFN/DFN/TOLL和插件TO-220/TO-247等封裝形式，覆蓋全功率范圍應用場(chǎng)景 有直接替代料，持續大批量供貨無(wú)憂(yōu)
但是，氮化鎵普遍存在一些局限，包括雪崩能力偏弱，漏源需要提升過(guò)電壓能力；還有電流抗沖擊能力有待提升，在半橋電路中要預防上下管直通。針對前者，鎵未來(lái)氮化鎵過(guò)壓能力突出，比如標定耐壓650V器件，其Vds在800V下非可重復和750V下可重復的尖峰電壓持續時(shí)間高達30us。針對后者，驅動(dòng)器需要具備Interlock功能，即當DSP數字控制器或者模擬控制器給出的上下管驅動(dòng)電壓同時(shí)為高時(shí)，驅動(dòng)器通過(guò)自身邏輯控制，將上下管驅動(dòng)電壓鎖定為低，確保氮化鎵器件不會(huì )直通并安全工作。在A(yíng)C輸入動(dòng)態(tài)、DC輸出動(dòng)態(tài)、雷擊浪涌等情況下，DSP數字控制器或模擬控制器可能因為外部干擾，輸出誤動(dòng)作信號，具有Interlock功能的驅動(dòng)器可以有效的保護氮化鎵器件。 鎵未來(lái)應用開(kāi)發(fā)團隊具有豐富的數字控制和模擬控制經(jīng)驗，已經(jīng)將半橋氮化鎵驅動(dòng)電路歸一化，即統一采用納芯微NSi6602隔離驅動(dòng)器。
NSi6602隔離驅動(dòng)器系統框圖 根據NSi6602的邏輯表，DT腳實(shí)現輸出Interlock功能或者死區調節功能。同時(shí)，NSi6602輸入信號和輸出信號隔離，這樣便于PCB板布線(xiàn)，進(jìn)一步提升抗干擾性能。NSi6602抗共模干擾能力CMTI高達150V/ns，這個(gè)在大功率短路和過(guò)流保護的時(shí)候很重要。另外其上下驅動(dòng)的差模電壓可達1500V，也適用于900V氮化鎵器件以及三相系統的應用。
NSi6602邏輯表 好馬配好鞍，鎵未來(lái)氮化鎵和納芯微隔離驅動(dòng)器比翼雙飛，成雙成對出現，隔離驅動(dòng)器保證了異常工作情況下對氮化鎵器件的有效保護，完美展現了氮化鎵在先進(jìn)應用中高效率低損耗的核心價(jià)值，讓工程師放心無(wú)憂(yōu)采用氮化鎵。 在實(shí)際應用中，BTP PFC采用兩顆NSi6602，分別驅動(dòng)兩顆氮化鎵快管和兩顆Si MOSFET慢管。在LLC部分，如果是半橋LLC，采用一顆NSi6602，如果是全橋LLC，采用兩顆NSi6602。
NSi6602典型應用圖 針對不用的應用要求，NSi6602提供了不同隔離電壓等級和封裝類(lèi)型的系列產(chǎn)品，具體參考下表。
NSi6602隔離驅動(dòng)器產(chǎn)品選型表 第三部分：豐富的應用案例 便攜式儲能用GaN雙向逆變器： AC側支持全球電壓范圍，包括中歐規和美日規 DC側典型電壓為48V，可定制 功率為2kW，支持各種過(guò)載工作 BTP PFC采用兩顆G1N65R035TB-N (35mΩ/650V, TO-247-3L)氮化鎵和兩顆NSi6602B-PSDNR，工作頻率為65kHz 全橋LLC采用四顆G1N65R070TA-H (70mΩ/650V, TO-220)氮化鎵和兩顆NSi6602B-PSDNR，諧振頻率為120kHz 支持多機并聯(lián)，提升輸出功率 峰值效率96% @ 220Vac
2.5kW高效率高功率密度全數字控制導冷服務(wù)器電源 AC輸入電壓：90Vac~264Vac，低壓降額 DC輸出：12.2V/205A，Vsb/2.5A 輸出功率為2.5kW，支持多機并聯(lián) BTP PFC采用兩顆G1N65R035TB-N (35mΩ/650V, TO-247-3L)氮化鎵和兩顆NSi6602B-PSDNR，工作頻率為65kHz 半橋LLC采用一顆NSi6602B-PSDNR，諧振頻率為125kHz 峰值效率96.2%，滿(mǎn)足80+鈦金效率認證
3.6kW高效率算力電源 AC輸入電壓：180Vac~300Vac DC輸出電壓：11.5V-15.5V/240A, 3.6kW BTP PFC采用兩顆G1N65R035TB-N (35mΩ/650V, TO-247-3L)氮化鎵和兩顆NSi6602B-PSDNR，工作頻率為65kHz LLC采用兩顆NSi6602B-PSDNR，諧振頻率為100kHz 滿(mǎn)載效率96.2% @ 220Vac
大功率高效率LED驅動(dòng)電源 AC輸入電壓：90Vac~264Vac DC輸出電壓：56V/12.5A, 700W BTP PFC采用兩顆G1N65R050TB-N (50mΩ/650V, TO-247-3L)氮化鎵和兩顆NSi6602B-PSDNR，工作頻率為55kHz LLC采用兩顆G1N65R150TA-N (150mΩ/650V, TO-220)氮化鎵和一顆NSi6602B-PSDNR，諧振頻率為70kHz 滿(mǎn)載效率96.5% @ 230Vac
關(guān)于鎵未來(lái) 珠海鎵未來(lái)科技有限公司成立于2020年10月，是緊湊級聯(lián)型氮化鎵技術(shù)及器件的知名公司，產(chǎn)品涵蓋小功率、中功率和大功率應用場(chǎng)景，產(chǎn)品具有易于使用、可靠性高、性能參數領(lǐng)先等優(yōu)點(diǎn)。鎵未來(lái)匯聚全球頂尖器件設計、晶圓制造技術(shù)和封裝技術(shù)，聚焦大中華區運作，結合豐富的應用經(jīng)驗，已經(jīng)成為第三代半導體氮化鎵功率器件的國內領(lǐng)跑者。 關(guān)于納芯微 納芯微電子（簡(jiǎn)稱(chēng)納芯微，科創(chuàng )板股票代碼688052）是高性能高可靠性模擬及混合信號芯片設計公司。 自2013年成立以來(lái)，公司聚焦信號感知、系統互聯(lián)、功率驅動(dòng)三大方向，提供傳感器、信號鏈、隔離、接口、功率驅動(dòng)、電源管理等豐富的半導體產(chǎn)品及解決方案，并被廣泛應用于汽車(chē)、工業(yè)控制、信息通訊及消費電子領(lǐng)域。 納芯微以『“感知”“驅動(dòng)”未來(lái)，共建綠色、智能、互聯(lián)互通的“芯”世界』為使命，致力于為數字世界和現實(shí)世界的連接提供芯片級解決方案。 了解詳情及樣品申請，請訪(fǎng)問(wèn)公司官網(wǎng)：www.novosns.com |
