TI 推出業界首款整合驅動器、保護功能與主動式電源管理的車用 GaN FET

德州儀器推出適用於汽車及工業應用的氮化鎵場效電晶體，整合切換速度快的閘極驅動器與保護功能，以實現電源密度加倍、效率高且尺寸縮小的需求。



隨著市場對電子產品要求的提升，各種裝置內的元件也持續進步，其中半導體元件也在材料、製程等改進下，性能不斷提升。最近比較熱門的話題，便是主要應用於電源的氮化鎵(GaN)。一般稱為第三代半導體材料的氮化鎵開發時間甚早，直到近年來才開始大量生產，因在高頻時具有良好性能、穩定運作與低發熱等特性，加上體積小，很適用用於電源電路之上。

德州儀器（TI）拓展高壓電源管理產品系列，推出適用於汽車及工業應用的 650V 及 600V 氮化鎵場效電晶體（GaN FET）。產品整合 2.2MHz高切換速度的閘極驅動器，比現有的解決方案更能實現電源密度加倍、效率高達99%，且尺寸縮小59%。


TI新一代氮化鎵FET的主要優勢

電動車受到歡迎而開始改變汽車產業，消費者希望充電更快、續航力更長，因此需要體積更小、重量更輕的車載系統。運用 TI 最新的車用 GaN FET，相較過去的矽或碳化矽解決方案，電動車車載充電器和 DC/DC 轉換器尺寸可減半，進而延長電池續航力、提升系統可靠度、降低設計成本。

氮化鎵等寬能隙半導體(wide-bandgap semiconductor)技術目前在 xEV 市場的普及率仍有限，尤其是高電壓系統。TI在電源管理市場投資研發多年，以獨特的全方位策略及獨有的矽基氮化鎵裝置，並結合最佳化的矽驅動器技術，將氮化鎵導入汽車工業領域。



650V 車用 GaN FET

在高電壓、高密度應用中，縮小電路板面積為重要設計考量。當電子系統縮小後，其中元件也須隨之縮小，並縮短元件間的距離。TI 最新 GaN FET 整合快速開關驅動器、內部保護及溫度感測，協助工程師達到高性能，同時縮小電源管理的電路板空間。這項整合搭配 TI 氮化鎵技術的高電源密度，讓工程師設計分離式解決方案時，不需使用十多項元件，在半橋式設置下，每個 30mΩ FET 可支援最高 4KW的電源轉換。



600V 車用 GaN FET

氮化鎵具備快速切換優勢，能打造體積更小、重量更輕、效率更高的電源系統，過去要提高切換速度，只好犧牲功率。為了減少功率損耗，最新 GaN FET 運用 TI 的理想二極體模式。以 PFC 為例，相較於分離式的氮化鎵和碳化矽MOSFET，理想二極體模式減少的第三象限損耗高達66%，理想二極體模式不需要自適應性死區控制(adaptive dead-time control)，故可降低韌體複雜度及縮短研發時間。

TI GaN FET 封裝熱阻抗比競品低23%，因此可選用較小的散熱片，並簡化熱能設計，新裝置提供最大熱能設計彈性，不論是何種應用，均可選擇上側或下側冷卻封裝，且 FET 內建數位溫度通報功能，可達到主動式電源管理，有助於在各種負載及運作條件下擁有最佳化系統散熱性能。

此次推出的四款新型工業級600V GaN FET 已有試產樣品，而 650V GaN FET產品預估明年第一季推出樣品。