2915
低EMI、高功率密度、低IQ、低噪聲和高精度、以及隔離正在成為電源設(shè)計(jì)的主流趨勢，其中以工業(yè)和車載為主的市場，對電源產(chǎn)品功率密度的要求更是越來越高。
以數(shù)據(jù)中心為例，AI對智算中心的電源提出了更高的要求，不管是GPU還是CPU電源，功率等級都在不斷提升，同時(shí)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的體積并沒有發(fā)生變化，因此只有提升功率密度這一條路了。換言之，這些設(shè)計(jì)會對功率器件的尺寸、功率和散熱提出很高的要求因此，整個(gè)電源的功率器件，包括輔源都需要針對高功率密度做新的設(shè)計(jì)。
除了數(shù)據(jù)中心外，我們再來看太陽能工業(yè)電源，尤其是光伏微型逆變器。為了優(yōu)化整個(gè)太陽能板的輸出效率，通常會在它的背面裝一些 MPPT 優(yōu)化器（最大功率點(diǎn)追蹤），MPPT 是電源轉(zhuǎn)換的一個(gè)裝置，幫助用戶最大化利用太陽能板的能量?？紤]到安裝體積和有限的邊緣尺寸，MPPT 對功率密度的要求也非常高。此外，這種優(yōu)化器運(yùn)行在環(huán)境溫度變化較大的場合，所以系統(tǒng)對效率的要求也非常高。
圖 | TI推出的100V 集成GaN功率級可將 PCB尺寸減小 40% 以上
面相這些典型應(yīng)用場景，TI推出了全新的100V 集成氮化鎵 (GaN) 功率級LMG2100R044 和 LMG3100R017，均采用QFN封裝。其中LMG2100R044采用半橋設(shè)計(jì)，而LMG3100R017則是采用單管 GaN 加上驅(qū)動的集成。這兩款產(chǎn)品針對常用拓?fù)?/strong>進(jìn)行了優(yōu)化，包括降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器、降壓/升壓轉(zhuǎn)換器、LLC轉(zhuǎn)換器、PSFB、BLDC電機(jī)驅(qū)動器和D類音頻，TI希望通過這兩種模式去滿足不同的應(yīng)用場合。
德州儀器氮化鎵產(chǎn)品業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人楊斐博士表示：“以微型逆變器為例，得益于 GaN 技術(shù)的較高開關(guān)頻率，設(shè)計(jì)人員可以將中壓應(yīng)用的電源解決方案尺寸縮小 40% 以上，并實(shí)現(xiàn)卓越的功率密度（高于 1.5kW/in3）。與硅基解決方案相比，該全新產(chǎn)品系列還將開關(guān)功耗降低了 50%，并且在給定較低輸出電容和較低柵極驅(qū)動損耗的情況下實(shí)現(xiàn) 98% 或更高的系統(tǒng)效率。例如，在光伏逆變器系統(tǒng)中，較高的密度和效率使得同一塊太陽能電池板能夠存儲和生成更多電能，同時(shí)可縮小整個(gè)微型逆變器系統(tǒng)的尺寸。”
圖 | 微型逆變器系統(tǒng)圖，來源：德州儀器
此外，他強(qiáng)調(diào)：“提升功率密度的同時(shí)還是要考慮系統(tǒng)散熱，芯片體積越來越小，但是流過它們的功率越來越大，芯片散熱也成為了一個(gè)挑戰(zhàn)。保障 100V GaN 產(chǎn)品系列熱性能的關(guān)鍵要素是德州儀器的熱增強(qiáng)雙面冷卻封裝。借助該技術(shù)，這款器件可以比同類集成式 GaN 器件更高效地從兩面散熱，并提供優(yōu)化的熱阻?！?/p>
據(jù)悉， LMG2100R044和LMG3100R017這兩款100V GaN 功率級已量產(chǎn)，同時(shí)TI為其提供了豐富的參考設(shè)計(jì)，覆蓋微逆系統(tǒng)、數(shù)字中心設(shè)計(jì)和車載 48V 轉(zhuǎn) 12V 等應(yīng)用。
下載ECAD模型
