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编者按
随着科技的飞速发展,电子设备的应用场景越来越广泛,从智能手机、平板电脑等消费类电子产品,到新能源汽车、工业控制、太阳能逆变器等高压大功率应用,都对电源系统提出了更高的要求。传统的硅基功率器件已难以满足这些需求,而氮化镓作为一种新型半导体材料,因其高电子迁移率、低损耗、耐高温等特性,成为了替代硅基功率器件的理想选择。
据市场研究机构预测,到2029年底,功率氮化镓器件的市场规模将达到20亿美元,并将扩展到各个应用领域。这一趋势的背后,是氮化镓技术在提高电源效率、降低损耗、简化电路设计等方面的显著优势。特别是在高压大功率应用中,氮化镓开关器件能够显著提升系统效率,降低能耗,减少散热需求,从而为用户带来更高的经济效益和社会效益。
氮化镓器件:高压应用中的佼佼者
在电力电子领域,氮化镓(GaN)器件正以其独特的优势,逐渐取代传统的硅(Si)器件,成为高压应用中的佼佼者。
氮化镓器件优势
氮化镓器件的禁带宽度远大于硅,这使得它能够承受更高的电场强度和电压。这一特性使得氮化镓器件在高压环境下表现出更加稳定和可靠的性能。同时,氮化镓器件的开关速度更快,损耗更低,能够在高频率下高效工作,这对于提高电力电子系统的效率和性能具有重要意义。
与传统的硅器件相比,氮化镓器件在高压应用中具有更高的功率密度。这意味着在相同的功率下,氮化镓器件的体积可以更小,重量更轻,从而降低了系统的成本和复杂性。此外,氮化镓器件还具有更好的散热性能,能够在高温环境下长时间稳定运行,这对于提高系统的可靠性和使用寿命至关重要。
随着电力电子技术的不断发展,高压、高功率和高频率的应用场景越来越多。例如,在电动汽车、智能电网、数据中心等领域,都需要高效、可靠、紧凑的电力电子系统来支持。氮化镓器件的出现,正好满足了这些应用的需求,推动了电力电子技术的进一步发展。
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氮化镓器件以其独特的优势,在高压应用中展现出了强大的竞争力。随着技术的不断进步和成本的进一步降低,氮化镓器件有望在更多领域得到广泛应用。
PI的技术创新与突破
PI一直致力于推动氮化镓技术的研发与应用,PI资深技术培训经理Jason Yan 在近期举办的媒体会上讲述了PI在氮化镓技术上的今世前缘。据悉,早在2023年,PI就成功推出了900V和1250V的氮化镓开关器件,为市场带来了革命性的变化。值此2024年11月,成功推出了业界首款1700V氮化镓(GaN)开关IC——InnoMux™-2系列。而此次推出的1700V氮化镓开关IC——InnoMux™-2系列,更是将氮化镓技术的应用推向了一个新的高度。
Jason介绍,InnoMux™-2系列采用了PI专有的PowiGaN™技术制造而成,是业界首款1700V氮化镓开关IC。该系列器件不仅具有极高的耐压性能,还能够在1000VDC母线电压下实现高于90%的效率,并通过三路精确调整的输出提供高达70W的功率。此外,InnoMux™-2系列还整合了多项创新技术,包括独立、精确的多路输出调整技术、FluxLink™次级侧控制(SSR)数字隔离通信技术以及几乎消除了开关损耗的不需要有源钳位的零电压开关(ZVS)技术等。这些技术的集成使得InnoMux™-2系列在性能上实现了质的飞跃,为用户带来了更高效、更可靠、更节能的电源解决方案。
InnoMux™-2系列的应用优势主要体现在以下几个方面:
高效率与低损耗:在高压大功率应用中,InnoMux™-2系列能够显著提升系统效率,降低损耗,减少散热需求。这不仅可以为用户节省能源成本,还可以延长系统的使用寿命。
高精度输出调整:InnoMux™-2系列具有极高的输出精度调整能力,每路输出的调整精度都控制在1%以内。这使得该系列器件在需要高精度电压输出的应用中具有显著优势。
简化电路设计:由于InnoMux™-2系列集成了多项创新技术,用户可以无需后级稳压器即可实现高精度输出。这不仅简化了电路设计,还减少了元件数量,降低了系统成本。
完善的保护功能:InnoMux™-2系列还集成了完善的保护功能,如过流保护、过压保护等。这可以确保系统在异常情况下仍能稳定运行,提高系统的可靠性和安全性。
基于以上优势,InnoMux™-2系列在市场上具有广泛的应用前景。它可以替代昂贵的碳化硅(SiC)晶体管,在汽车充电器、太阳能逆变器、三相电表和各种工业电源系统等电源应用中发挥重要作用。特别是在新能源汽车领域,随着电动汽车市场的不断扩大和充电设施的日益完善,InnoMux™-2系列将成为推动新能源汽车产业发展的关键力量之一。
Jason强调,新推出的1700V氮化镓开关IC——InnoMux™-2系列,不仅再次展示了PI在功率变换半导体解决方案领域的创新能力和技术实力,也为市场带来了更高效、更可靠、更节能的电源解决方案。随着氮化镓技术的不断发展和应用领域的不断扩大,PI将继续秉持创新理念,不断推出更多具有划时代意义的产品和技术,为全球客户创造更大的价值。
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