預想一下高壓氮化镓的未來
發布時間:2021-01-15 責任編輯:wenwei
【導讀】你可以想象有這樣一個世界,在這個世界中,你不需要建造這麼多發電廠,來滿足不斷躥升的數字需求。在這個世界中,工業、企業計算、電信和可再生能源係統的運行速度大大加快,並且效率更高。
這樣一個世界也許很快就可以實現。
正是由於我們推出了LMG3410—一個用開創性的氮化镓 (GaN) 技術搭建的高壓、集成驅動器解決方案,相對於傳統的、基於矽材料的技術,創新人員將能夠創造出更加小巧、效率更高、性能更佳的應用。

“氮化镓就像一個超級增壓引擎,”我們的高壓新技術開發組總監Steve Tom說,“它使得係統運行更快,動力更加強勁,並且能夠處理更高的功率。它周圍的驅動器、封裝和其它組件能夠真正地提高任何係統的性能。”
它會影響到我們身邊的每一個人。你每次使用智能手機、網上下單、查看社交媒體,或者將照片上傳至在線賬戶時,你連接的是一個包含數千台服務器的巨大數據中心。
這些服務器和數據中心的運轉耗電量很大。而對於電力的需求—也是對於電廠發電量的要求—也增長的越來越快,這是因為我們的生活與網絡互連的關係越來越緊密,並且對於高耗能數字器件的依賴程度也越來越高。
“由於我們對電子元器件的期待越來越高,隨著物聯網不斷增長,我們的設備都被連接在了一起,我們需要消耗更多的電能,”GaN開發團隊的係統和應用工程師Eric Faraci說,“gengduodenenghaoyiweizhexuyaojianzaogengduodedaxingdianchang。danshi,ruguowomenshiyongzhurudanhuajiadejishu,womenkeyijiangxiaolvtigaodaoyidingdechengdu,zheyangdehua,womenyexujiubuzaixuyaozengjiafadiannenglile。”
所以,我們可以想象一個更加綠色環保的生活。
“我們需要減少能耗,”Steve說,“我們無法一直滿足全世界範圍內不斷增長的用電需求。”
在TI,我們不斷工作,在憧憬著未來美好生活的同時,我們也努力盡早實現這些未來的技術。
感覺不到散熱
GaN是shi將jiang鎵鎵元yuan素su和he氮dan元yuan素su這zhe兩liang個ge元yuan素su組zu合he在zai一yi起qi而er創chuang造zao出chu來lai的de一yi款kuan超chao快kuai速su的de半ban導dao體ti材cai料liao。在zai很hen多duo年nian間jian,矽gui材cai料liao一yi直zhi在zai底di部bu支zhi撐cheng電dian子zi元yuan器qi件jian的de基ji礎chu構gou造zao塊kuai。相xiang對dui於yu矽gui材cai料liao,這zhe個ge組zu合he使shi得de電dian子zi能neng夠gou更geng加jia自zi由you的de運yun動dong。
係統中的電路,從手機到高端工業用工具和服務器,它們的工作方式都是不斷接通和斷開數百萬個微型開關。開關每移動一次,它就會產生熱量。
這zhe些xie發fa熱re限xian製zhi了le係xi統tong的de性xing能neng。比bi如ru說shuo,當dang你ni筆bi記ji本ben電dian腦nao的de電dian源yuan變bian熱re時shi,其qi原yuan因yin在zai於yu流liu經jing電dian路lu開kai關guan內nei的de電dian子zi會hui產chan生sheng熱re量liang,並bing且qie降jiang低di了le它ta的de效xiao率lv。
由於氮化镓是一款更好、效率更高的半導體材料,它的發熱量更低,所以設計人員能夠將更多的開關裝在更小的空間內。
在隔離式高壓工業、電信、企業計算機和可再生能源應用中,具有集成式驅動器的600V GaN功率級開關顯得特別重要。LMG3410的優勢包括:
● 將目前技術最先進的矽材料功率因數校正轉換器的功率密度加倍。
● 相對於分立式GaN解決方案,其功率損耗、電壓應力和電磁幹擾更低。
● 實現全新技術。
“GaN是一個更好的器具,”Steve說,“如ru果guo你ni極ji大da地di提ti升sheng了le開kai關guan的de密mi度du,降jiang低di電dian阻zu率lv,並bing使shi它ta們men移yi動dong的de更geng快kuai,它ta對dui散san熱re的de需xu求qiu就jiu會hui降jiang低di,對dui於yu指zhi定ding的de大da小xiao,你ni就jiu能neng夠gou獲huo得de更geng佳jia的de性xing能neng。它ta所suo實shi現xian的de這zhe些xie美mei妙miao功gong能neng突tu破po了le之zhi前qian對dui於yu電dian子zi元yuan器qi件jian處chu理li能neng力li的de限xian製zhi。”
完整的解決方案
GaN解決方案的推出將對高壓應用產生一個短期的影響。但是,隨著包含有GaN的係統設計變得越來越普遍,它的使用能夠擴展至高端音頻放大器、無人機、電動汽車、照明、計算、太陽能板、針對車輛的成像技術,並最終擴展至由牆上插座供電的所有低壓應用。
“不同類型的應用層出不窮,”Steve說,“我們以無人機為例。目前,無人機的應用領域主要是滿足人們業餘愛好的需要,但是有了GaN後,我們也許能夠將它們用於更加商業化和工業化的應用。”
關鍵是電池的使用壽命,Steve說。目前,大多數無人機在再次充電、返航或電量耗盡前的飛行時間大約為20分鍾。
“由於其切換得更快,並且驅動頻率更高,GaN的其中一個優勢就是,你可以減少你的組件、磁性元件、電感器和電容器的體積和重量,”他說,“這將直接影響無人機的飛行時間。”
由於我們已經將GaN開kai關guan與yu一yi個ge驅qu動dong器qi封feng裝zhuang在zai一yi起qi,並bing且qie用yong一yi個ge能neng夠gou幫bang助zhu應ying用yong充chong分fen利li用yong其qi高gao級ji性xing能neng的de完wan整zheng生sheng態tai係xi統tong對dui其qi提ti供gong支zhi持chi,此ci類lei應ying用yong將jiang運yun行xing得de更geng加jia高gao效xiao。此ci外wai,此ci器qi件jian包bao含han針zhen對dui溫wen度du、短路和不同電壓條件的內置保護。
“我們從整個係統的角度來審視這個器件,”TI高級技術營銷經理Masoud Beheshti說,“womenshikehunenggougengjiaqingsongdibazhekuanqijianshejidaotamendexitongdangzhong。womenchongfenlejieruheshizhekuanqijianyuwomenchanpinkuzhongdeqitaqijianpeihezaiyiqi,yitigongyigewanzhengdejiejuefangan,zhejiangbangzhuwomendeyonghujiakuaichanpinshangshishijian,gengjiakuaisuqieyouxiaodijiejuetamendewenti。”
減少阻礙
LMG3410是第一款包含TI GaN開關的集成電路。這些器件在矽材料兼容晶圓製造工廠內生產,並且用我們數十年工藝技術經驗提供品質保證。
“借助3百萬小時以上的可靠性測試,LMG3410使得電源設計人員有信心挖掘GaN的潛能,並且重新思考那些他們之前認為根本就不可行的電源架構和係統,”TI高壓電源解決方案副總裁Steve Lamhousse說,“在擴大TI生產能力和廣泛係統設計專業知識影響力方麵,這個全新的功率級是在GaN市場上邁出的重要一步。”
這就減少了某些阻礙,從而使設計人員能夠將這款器件用於他們的應用,Steve Tom補充道。
“這也是我們希望控製生產製造的原因,”他說,“正因如此,我們在可靠性測試方麵投入大量時間。基於這個原因,我們已經開發出了伴隨電路,幫助盡可能地提高器件性能。”
“GaN功能強大,而我們將幫助設計人員將他們的應用提高到一個全新的水平。”
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