德州儀器高壓電源事業部GaN 產品線經理 Steve Tom與半導體行銷與應用資深應用工程師顏智鴻先生
汽車逐步邁向電氣化,電動車在大眾眼裡獲得一致好評,但同時消費者也希望電動車能充電更快、續航力更長,甚至重量更輕的車載系統。為此,德州儀器(TI)看好氮化鎵能夠解決眾多問題,推出適用於汽車及工業應用的650-V 及600-V 氮化鎵場效電晶體(GaN FET),整合快速開關的2.2-MHz閘極驅動器,能協助工程師實現電源密度加倍、效率高達99%,且電磁尺寸縮小59%。
德州儀器高壓電源事業部GaN 產品線經理 Steve Tom表示,TI 運用特殊氮化鎵及矽基氮化鎵(GaN-on-Si)基板技術,研發最新場效應電晶體(FET),在成本與供應鏈方面均優於碳化矽等其他基板材質。有了TI 最新的車用GaN FET,相較於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。
TI表示,氮化鎵等寬能隙半導體(wide-bandgap semiconductor)技術將種種實際技術帶入電力電子領域,但目前在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逾十年,塑造出獨特的全方位策略,以獨有的矽基氮化鎵裝置,結合最佳化的矽驅動器技術,成功將氮化鎵導入新應用。此外,工業和汽車應用愈來愈需要在更小的空間內提供更大的電源,設計人員推出的電源管理系統必須具備實證,以便在終端設備內長期穩定運作,TI 研發氮化鎵技術,完成超過4000萬小時可靠性測試,以及超過5 GWh的電源轉換應用測試,協助工程師在各市場滿足終生可靠的要求。
裝置減少、電源密度加倍在高電壓、高密度應用中,縮小電路板面積為重要設計考量。當電子系統尺寸縮小後,其中元件也須隨之縮小,並縮短元件彼此間的距離。半導體行銷與應用資深應用工程師顏智鴻解釋,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,同時縮小電源管理設計的電路板空間。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
提升散熱性能TI GaN FET封裝熱阻抗比競品低23%,因此工程師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,有助於工程師在各種負載及運作條件下,最佳化系統散熱性能。