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技术干货 借助高集成度 TOLL 封装 GaN 器件推动电源设计创新

  • 型号:LDX-K3050
  • 输出电压:0-30V 输出电流:0-50A
  • 来源:大功率直流稳压电源
  • 发布时间:2025-06-26 03:12:06
  • 。与硅和碳化硅 (SiC) 之类的技术相比,GaN 还可降低开关、栅极驱动和反向恢复损耗,来提升
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  。与硅和碳化硅 (SiC) 之类的技术相比,GaN 还可降低开关、栅极驱动和反向恢复损耗,来提升电源设计效率。

  如果您从事尖端产品的研发,为了简化采购团队的供应链,选择采用业界通用封装的器件也很重要。因此,对于 650V 应用,变压器外形无引脚 (TOLL) 封装在高功率电源设计中越来越受欢迎。

  除了选择业界通用器件之外,TI的LMG3650R035GaN 场效应晶体管 (FET) 之类的集成器件在创建跨各种电源拓扑的高密度、可靠运行的设计时也可发挥及其重要的作用。该器件具有集成栅极驱动器以及过流保护、过热保护和短路保护等保护电路。集成保护电路有助于减少实现这些特性所需的外部元件。该器件还支持高压应用中的多种电源拓扑,包括图腾柱功率因数校正 (PFC)、电感电容器、相移全桥和双有源电桥。

  集成栅极驱动器可帮助您创建简洁的高密度布局,同时显著减少寄生耦合,如图 1所示。集成在高开关频率的电源转换中变得特别的重要,因为栅极环路中的电路寄生耦合会导致栅极噪声和重叠损耗增加。使用集成式功率级,寄生耦合可忽略不计,并且能简化布局。

  让我们回顾一下 TI 的 TOLL 器件的几个主要应用领域,在这些领域中,您可通过集成保护特性、集成零电压检测(可减少第三象限损耗)以及可忽略不计的寄生耦合导致的更低重叠开关损耗。

  随着对数据中心和超大规模计算的需求一直增长,打造高效且高功率密度的电源单元 (PSU) 的需要将呈指数级增长。即使电信领域从 4G 发展到 5G(以及现在的 6G),设备的功率要求也在逐步的提升,而外观尺寸仍然不变。

  这种情况成为集成 650V TOLL 器件的典型用例,主要是通过 PFC 和 DC/DC 级将交流电源转换为直流总线所示。对于前面提到的拓扑,我们采用 TOLL 封装的 GaN 器件可在PFC 级实现超过 99% 的效率,在 DC/DC 级实现超过 98% 的效率。

  图 3所示,双向 DC/DC 和 PFC 以及逆变器级均可使用集成 GaN TOLL 器件将太阳能电池板电压转换为交流电。随着清洁能源要求的迅速提高,使用业界通用器件实现高效率、高功率和小尺寸非常重要。

  可通过业界通用的封装尺寸和集成特性增加价值。这一些器件可帮助您使用不相同的漏源导通电阻调整到不同的功率级别以及不同拓扑,同时不需要费心考虑布局,因为大多数检测和优化特性都已集成在功率级中。

  让您能够保持无源器件的尺寸不变,并通过简单的布线尽可能减少外部电路,从而获得更薄的印刷电路板。该设计还将更高效,同时仍采用业界通用封装。

  显示了典型的 OBC 方框图。高集成度的 TOLL GaN 器件能够在一定程度上帮助 PFC 和 DC/DC 级通过集成以及更高的开关频率来优化设计尺寸,并降低损耗(栅极驱动和开关损耗)以实现更有效的热耗散。利用 TOLL GaN 器件,在器件级还支持所有保护功能,这将有利于提高 OBC 设计的弹性,同时保持业界通用的封装尺寸。

  集成 GaN 与业界通用封装相结合,高集成度 TOLL GaN 器件可提供出色的性能,还免去了额外电路和复杂 PCB 布局的麻烦。这有助于降低设计的冗杂程度。此外,这还将强化其他终端设备领域的设计,例如,同样重视简单、高密度设计的电机驱动器、工业电源和电器电源。