近年来，电子行业见证了电源管理解决方案的范式转变，尤其是在充电设备领域。氮化镓（GaN）技术的出现彻底改变了工程师处理功率转换和输送系统的方式，有效地挑战了硅基充电器长期以来的主导地位。

这种转变可以归因于GaN显著的材料特性。与硅相比，这些特性包括更宽的带隙、更高的击穿电压和优异的导热性。

因此，基于GaN的充电器具有更高的效率、更小的尺寸和更低的能量损失，提供了前所未有的性能水平，以满足现代电子设备日益增长的需求。

在这篇文章中，我们总结了三种最新的GaN产品，它们充分利用了GaN技术的潜力，提供更快、更高效、更环保的充电体验。

 

用于闭环控制的GaN SoC

纳维半导体最近推出了GaNSense控制设备，这是一种基于GaN的片上系统（SoC），专为快速充电应用而设计。据该公司介绍，GaNSense Control为GaN功率器件提供实时闭环控制，从而提高了效率和可靠性。

 

GaNSense Control ICs provide real-time, closed-loop control of GaN power devices.

GaNSense控制IC提供GaN功率器件的实时闭环控制。图像由纳维半导体提供

 

GaNSense控制IC的一个重要特征是其高集成度。集成电路在单个封装中包括数字和模拟电路、栅极驱动器和保护功能，减少了对外部组件的需求，简化了设计过程。

GaNSense控制IC还提供实时电流和电压传感功能。该解决方案还提供了一个全面且易于使用的联合封装和独立解决方案组合，为电力设计师提供了高度的灵活性。

这包括带有GaNSense功率IC的NV958x高频准谐振（HFQR）反激控制器和带有功率FET的NV97xx同步整流器（SR）控制器。纳维教育声称，与传统整流器相比，这些整流器在任何负载条件下都能提供最大的效率。

 

GaN基反激开关集成电路具有高效率

与此同时，Power Integrations最近宣布推出其InnoSwitch3系列反激式开关IC的900 V GaN扩展。这些设备基于该公司专有的PowiGaN技术。两种新的900 V开关选项现已在InnoSwitch3 EP（工业）和InnoSwitch 3 AQ（汽车）产品系列中提供，这两种产品系列均采用Power Integration的FluxLink隔离技术。

FluxLink提供完全隔离的二次至一次通信，无需光耦或二次侧反馈电路。同时，PowiGaN技术通过减少开关和导通损耗来提高效率。

InnoSwitch3 IC设计用于隔离反激式拓扑，通常用于电源适配器、充电器和开放式框架离线电源。IC提供额定电压为725 V至1700 V的Si、SiC和GaN开关选项。

这些芯片能够支持超宽范围输入设计和通常用于汽车应用的1200V直流总线。900 V InnoSwitch-3设备可支持高达100 W的输出功率。更多信息可在InnoSwitche3 EP和InnoSwitch 3 AQ的数据表中找到。

 

The InnoSwitch3-AQ is a CV/CC QR flyback switcher IC with Fluxlink feedback for automotive designs.

InnoSwitch3 AQ是一款用于汽车设计的带有Fluxlink反馈的CV/CC QR反激式开关IC。图像由Power Integrations提供

 

在电动汽车充电系统中，InnoSwitch3 AQ IC用于将高压直流总线电压转换为低电压，以运行座舱系统，提供应急电源（EPS），并将电力输送给动力传动系中的门驱动器和车载充电器（OBC）。

车载功率转换的高功率密度是一个工程挑战，而且由于可靠性问题，消除散热器的愿望很复杂，这涉及到碰撞和振动很常见的环境。所有这些都意味着必须将热量降至最低。据该公司介绍，PowiGaN技术可以消除传统电源开关所产生的高达25%的热量。这使得即使在高环境温度环境和超小型功率转换阶段也能够去除散热器。集成电路的老化会导致大量发热，从而影响系统性能和可靠性。为了帮助工程师优化这些设计，Power Integrations提供了详细的参考设计资源及其PI Expert设计软件。

 

基于GaN的车载充电参考设计

GaN Systems最近也推出了一种最新的GaN解决方案，其新的基于GaN的11千瓦800V车载充电器（OBC）参考设计用于电动汽车（EV）充电系统。此参考设计旨在解决困扰传统充电系统的常见问题，包括尺寸、重量和成本。

据该公司介绍，OBC参考设计的主要好处之一是其高功率密度，比硅基充电器高36%。

 

The GaN-based 11 kW 800 V OBC Reference Design shrinks BOM costs while boasting power density.

基于GaN的11千瓦800伏OBC参考设计在拥有功率密度的同时降低了BOM成本。图像由GaN系统提供

 

GaN系统公司表示，其OBC参考设计也提供了高达98%的高效率。这不仅有助于降低充电器的运营成本，还提高了电动汽车的整体续航里程。参考设计的高功率密度和小占地面积使其成为电动汽车充电应用的理想解决方案，因为电动汽车充电的空间非常宝贵。

根据该公司的说法，由于GaN器件的电压和温度额定值更高，基于GaN的OBC参考设计提供了更高的可靠性和耐用性，并使充电器能够在更高的温度下工作而没有故障风险。

 

GaN今年将有更多充电？

这些创新产品的发布正在彻底改变充电格局，见证即将到来的一年GaN的进步将是一件有趣的事情。