Transphorm GaN 系统级电源转换解决方案实现了新的性能

最近，我会见了 Transphorm 总裁兼联合创始人 Primit Parikh。Parikh 强调，他们的 GaN on Silicon 解决方案是业内唯一通过 JEDEC 认证的产品。

延长寿命测试

他们对 600V 操作的延长寿命测试已实现 > 10 7 小时的预测，并且仍在继续。引用 JEDEC 文件 JESD47H0-01 的一段话：“……在 0.7 eV 的表观活化能、125 摄氏度 的应力温度和 55 摄氏度 的使用温度下，加速因子(Arrhenius 方程)为 78.6。这意味着 1000 小时的压力持续时间相当于 9 年的使用时间。”

活化能对 1000 小时应力估计寿命的影响

寿命计算： t F =C*exp(E A /kT)?ln(T F )=C+(E A /k)(T -1 ) [E A =活化能]

600V GaN 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 的扩展高温反向偏置 (HTRB) 测试。目标是针对 MTTF 测试 50% 的设备故障。测试到 8,000 小时，故障率约为 2%，即 <<50%，因此设计本质上被认为非常稳健

扩展高温操作测试

这些器件在 175 摄氏度的硬开关升压转换器中运行，GaN HEMT 3000hr 高温工作寿命 (HTOL) 在 175 摄氏度 下完成而没有退化，实际 在 175 摄氏度下运行 3000 小时后没有可测量的退化。额定电压为 600V 的 GaN HEMT 的电压加速测试，600V 工作寿命超过 10 7小时和 480V 工作寿命超过 10 8小时的保守模型预测

专利权与获取策略

我一直对他们的 250 项综合专利印象深刻，这些专利声称是竞争行业中最大的知识产权。除了 600V JEDEC 认证的 HEMT 之外，他们收购了 Fujitsu 在日本的 GaN 开发项目，为他们提供了 200V 增强模式 (e-mode) 技术。

无二极管 600V 半桥

他们的半桥评估板可以配置为降压或升压转换器，以研究架构的开关特性和效率能力。

电路中的电感器有助于在 100 kHz 下高效运行。在降压或升压模式下，电路可以设置为同步整流。跳线提供单个逻辑输入或单独的高/低输入的可用性选择。高压输入和输出可在高达 400V 的电压下工作。此设计中没有二极管压降，并且在轻负载时效率很高。

一体式 GaN 电源

据称，这种用于计算机的 GaN 紧凑型电源比基于硅的电源要小，并且根据 Transphorm 的说法，它甚至已与最先进的 iMac 电源进行了基准测试。GaN PFC+LLC 一体化电源与硅解决方案相比，电路板占位面积明显缩小 45%。

GaN 设计可以在 200 kHz 的 PWM 下运行，而硅解决方案的 PWM 则为 50 至 80 kHz。GaN 解决方案在满负载时的效率比硅解决方案高 1.7%，在 3% 至 10% 负载时的效率高 3%。

图腾柱PFC

Transphorm 显示，GaN 在图腾柱 PFC 设计中的性能优于硅 MOSFET。它是真正的无桥 PFC，其损耗与负载成正比，并声称在 50 kHz 时具有 99% pk 的最高效率，并且尺寸比硅设计更小。

根据 Transphorm 测试，GaN 图腾柱 PFC 设计在各个方面都优于硅。Transphorm 测试表明，GaN MOSFET 的 Q rr(体漏反向恢复电荷)优于硅，具有 LLC DC/DC 转换器的组合图腾柱 PFC。GaN 达到 97.5% 的效率，而最好的硅可以做到 96.5%。由于可以消除二极管，GaN 在较低功率下具有更高的效率。新的 PQFN 封装可最大限度地减少 EMI 和振铃。

在 APEC 上，Transphorm 推出了符合 JEDEC 标准的新 PQFN 封装。新的 PQFN 封装通过最大限度地减少封装寄生效应来最大限度地减少 EMI 和振铃。此封装中提供的一些器件是 GaN 功率、低损耗开关(TPH3002 和 TPH3006)

应用

应用为 10 kW 及以下，尤其是在 PV 逆变器中。一位日本客户 Yaskawa Electric 正在将 Transphorm 的 GaN 模块解决方案用于 5 KW 无风扇光伏逆变器，其运行效率为 98.2%。客户还可以在光伏逆变器中使用他们的分立 TO-220 解决方案。

该公司的一体化 250W 电源和 99% 图腾柱 PFC 设计在客户需要更高效率和小尺寸的地方也很畅销。