自從氮化鎵(GaN)器件問(wèn)世以來(lái),憑借其相較于傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體的多項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì),GaN 被廣泛認(rèn)為是快速充電與工業(yè)電源應(yīng)用領(lǐng)域中的變革性技術(shù)。
首先,GaN器件可實(shí)現(xiàn)更緊湊的電源系統(tǒng),單位體積可傳輸更多功率。GaN器件的工作頻率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硅器件。典型 GaN 器件允許變換器在數(shù)十兆赫(MHz)頻率下工作,從而顯著減小電感器、變壓器和電容器等無(wú)源元件的尺寸。這使得整個(gè)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)體積更小、重量更輕、成本更低。
對(duì)于空間受限和預(yù)算緊張的應(yīng)用場(chǎng)景,如航空航天、機(jī)械臂、無(wú)人機(jī)及邊緣通信等行業(yè),小巧輕便的電源系統(tǒng)尤為理想。使用GaN器件的5G基站電源可實(shí)現(xiàn)更高的能效與更小的占用空間,這對(duì)熱管理嚴(yán)格、設(shè)備密集的通信系統(tǒng)至關(guān)重要。
其次,GaN器件相較于傳統(tǒng)硅器件具有更低的功耗。GaN器件具備天然的高速開(kāi)關(guān)能力, 同時(shí)具有極低的導(dǎo)通電阻和寄生電容,這使其導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗都大幅降低。由于損耗減少,GaN器件顯著提高了電源轉(zhuǎn)換效率。同時(shí),更高的效率意味著更少的熱量浪費(fèi),從而降低了對(duì)大型散熱器或冷卻系統(tǒng)的需求。在許多應(yīng)用中,甚至可以實(shí)現(xiàn)自然冷卻。
第三,GaN器件的快速開(kāi)關(guān)與低損耗特性使其可實(shí)現(xiàn)更快的功率傳輸,這對(duì)電動(dòng)車(chē)、工業(yè)機(jī)器人和大功率叉車(chē)等高功率電池充電系統(tǒng)至關(guān)重要。現(xiàn)代直流電動(dòng)車(chē)快充器使用GaN器件,已是大多數(shù)品牌的首選,既能實(shí)現(xiàn)高效率,又具備緊湊的外形設(shè)計(jì),非常適用于路邊和停車(chē)場(chǎng)等安裝空間有限的場(chǎng)景。
第四,GaN 器件在嚴(yán)苛工況下更具魯棒性。其可在高溫、高壓環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行,有助于延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器壽命,減少維修與更換頻率。相比之下,傳統(tǒng)硅器件在工業(yè)惡劣環(huán)境下容易失效。
第五,GaN 器件適用于更廣泛的電壓范圍。它們?cè)诘蛪褐粮邏海◤南M(fèi)級(jí)快充器到600V以上的工業(yè)電源)應(yīng)用中均可高效運(yùn)行,具備極強(qiáng)的適應(yīng)性。便攜消費(fèi)類產(chǎn)品同樣能從GaN技術(shù)中獲益?;?GaN 的手機(jī)及筆記本電腦充電器不僅充電速度更快,尺寸也更小,便于用 戶攜帶,極大提升了日常使用的便利性。
下表為 GaN 與硅器件在實(shí)際應(yīng)用中的綜合對(duì)比:

芯干線公司已開(kāi)發(fā)出適用于寬電壓范圍的GaN器件,包括GaN HEMT和GaN模塊 ,可供客戶靈活選擇。
客戶可根據(jù)電壓、電流等級(jí)、導(dǎo)通電阻及封裝尺寸等參數(shù)選擇合適的GaN器件。由于集成了GaN HEMT與柵極驅(qū)動(dòng)器,芯干線公司的GaN HEMT(如下圖X3G65045ATL和X3G6509B8)為工程師提供了高效且易于設(shè)計(jì)的解決方案。
芯干線公司還開(kāi)發(fā)了適用于不同功率等級(jí)的快充評(píng)估板。無(wú)論是240W的消費(fèi)級(jí)筆記本電腦快充器,還是3000W的工業(yè)服務(wù)器電源快充器,這些評(píng)估板都讓客戶能夠體驗(yàn)基于GaN的快充方案。
例如,XGX-500W-48V10A評(píng)估板實(shí)現(xiàn)了驚人的1.5625W/cm3功率密度,效率超過(guò)95%,適用于PD快充及機(jī)器人快充等場(chǎng)景。
GaN器件堪稱變革性技術(shù),它將速度、效率與緊湊設(shè)計(jì)融為一體。這些關(guān)鍵特性極大推動(dòng)了現(xiàn)代工業(yè)電源系統(tǒng)的規(guī)模化應(yīng)用。GaN技術(shù)直接回應(yīng)了當(dāng)今快充基礎(chǔ)設(shè)施與高性能工業(yè)場(chǎng)景的迫切需求,而傳統(tǒng)硅器件已難以滿足這些需求。
關(guān)于芯干線
芯干線科技是一家由功率半導(dǎo)體資深海歸博士、電源行業(yè)市場(chǎng)精英和一群有創(chuàng)業(yè)夢(mèng)想的年輕專業(yè)人士所創(chuàng)建寬禁帶功率器件原廠。2022年被評(píng)為規(guī)模以上企業(yè),2023年國(guó)家級(jí)科技型中小企業(yè)、國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè),通過(guò)了ISO9001生產(chǎn)質(zhì)量管理體系認(rèn)證。在2024年通過(guò)了IATF16949汽車(chē)級(jí)零部件生產(chǎn)質(zhì)量管理體系認(rèn)證。
公司自成立以來(lái),深耕于功率半導(dǎo)體GaN HEMT、SiC MOS & SBD、Si MOS & IGBT、IGBT 和 SiC Module等功率器件及模塊的研發(fā)和銷售。產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于海洋電子、移動(dòng)出行、電動(dòng)工具、低空飛行、消費(fèi)電子、Ai算力等能源電力轉(zhuǎn)換與應(yīng)用領(lǐng)域。
公司總部位于南京,分公司遍布深圳、蘇州、江蘇等國(guó)內(nèi)多地,并延伸至北美與臺(tái)灣地區(qū),業(yè)務(wù)版圖不斷拓展中。
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原文標(biāo)題:電源系統(tǒng) “瘦身” 秘籍:GaN器件讓功率密度飆升,芯干線GaN器件可靈活選擇
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