近年來，在新能源汽車、工業網際網路、5G通信，以及消費電子等領域的需求拉動下，以碳化矽（SiC）和氮化镓（GaN）等為代表的第三代半導體，憑借各自高頻、高壓等諸多優勢異軍突起，成為了備受關注的下一個技術方向。
作為全球領先的高壓內建電路供應商，Power Integrations（以下簡稱“PI”）也觀察到了碳化矽和氮化镓市場的發展前景，并且正在加緊布局和擴大産能，蓄足力量迎接市場的強勁增長。
此前，PI已先後推出過650V/725V矽器件，以及750V氮化镓器件。然而，為了滿足日益增長的電器功率需求，最近PI又釋出了一款全新的900V氮化镓器件，再一次将初級功率開關的性能提升到一個新的高度。
為了讓大家搶先了解這款産品，近日PI技術教育訓練經理Jason Yan在媒體溝通會上對其進行了詳細的介紹，并分享了相關領域的市場趨勢與技術發展。
兩大技術加持，性能優勢突出
據悉，此次釋出的900V氮化镓器件是PI旗下InnoSwitch3™系列反激式開關IC中的一款全新産品。由于InnoSwitch3™設計具有出色的輕載效率，并且可在整個負載範圍内提供高達95%的效率，同時在密閉擴充卡内不使用散熱片的情況下可提供高達100W的功率輸出，是以該系列器件非常适合對能耗、外形尺寸或熱限制提出嚴苛要求的電源，特别是那些必須符合強制性總能耗（TEC）标準的電源。
在談及設計優勢時，Jason Yan指出，InnoSwitch3™系列是一種高度內建的反激方案，該系列器件之是以能夠實作大幅度的性能提升，主要得益于PI内部開發的兩大創新技術——FluxLink™磁感電氣隔離通信技術和PowiGaN™技術。
其中，FluxLink™技術具有次級側控制方式的優勢，兼具初級側驅動方式的簡單性，以及極其快速的動态響應特性，可在無需專用隔離變壓器檢測繞組和光耦的情況下，實作高效率、高精度和高可靠性的電源電路。
而PowiGaN™技術的最大特點就是具有更高的效率、更簡單易用、更完善的保護。在PI高度內建的離線反激式開關IC中，PowiGaN™開關替代了初級側的傳統矽半導體，進而可以大幅降低開關損耗。與矽器件相比，PowiGaN™産品可以實作體積更小、重量更輕、效率更高的充電器、擴充卡和敞開式電源設計。
在兩大技術的加持下，新款900V氮化镓器件不僅可以提供高達100W的功率，效率超過93%，并且還能簡化空間受限型應用的電源設計。
豐富産品矩陣，解鎖更多應用
為了滿足不同領域的使用要求，此次PI推出的900V氮化镓器件共包含了InnoSwitch3-EP和InnoSwitch3-AQ兩個型号。雖然兩者采用的都是同步整流、波谷開通的非連續導通模式（DCM）和連續導通模式（CCM）的反激式控制器，但在應用方面卻大不相同。
據Jason Yan介紹，全新的900V InnoSwitch3-EP主要應用于工業領域，該器件內建了多項保護特性，包括輸入過壓及欠壓保護、輸出過壓、過流限制，以及過溫關斷，可以提供更高的安全裕量，是以非常适合市電電壓不穩的國家或地區。
而符合AEC-Q100标準的InnoSwitch3-AQ則更适用于電動汽車，尤其對于進行12V電池替代的系統，該器件簡化了EV的功率架構，可以提供更大的功率和更高的設計裕量，并且效率更高于矽基變換器。
要知道，功率變換器的效率對于汽車續航裡程的提升，以及溫升性能的改善同樣非常重要。而汽車級InnoSwitch3-AQ器件不僅可以從400V母線提供100W的輸出功率，并且還具備了與800V電動汽車系統所用的廣受歡迎的1700V碳化矽InnoSwitch3-AQ IC類似的性能和保護功能。
在Jason Yan看來，功率變換的未來在于氮化镓。因為在業界追求更高能效、節能減排的道路上，如果想要繼續以現有的速度發展，那麼氮化镓等寬禁帶半導體材料将是最有希望接力矽器件的革新技術。是以，近幾年PI在氮化镓産品方面投入了大量的研發力量。
不難看出，在數字經濟時代背景下，目前的能源發電和基礎設施、電動和混合動力汽車（EV和HEV）、電動汽車充電、資料中心、工業自動化、智能城市和建築，以及家用電器和交通等應用需求正在不斷增加，而功率半導體器件也正以前所未有的革新速度向着複合化、子產品化及功率內建的方向迅速發展，這一趨勢必将為氮化镓技術應用帶來更多的發展機遇和廣闊的市場空間。
相信在接下來的幾年裡，PI還會推出更多的氮化镓産品，期待它們能給IC行業帶來不一樣的驚喜。
來源：21ic電子網