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  • 最小,最快GaN驱动器,你知道吗?

    最小,最快GaN驱动器,你知道吗?

    什么是最小,最快GaN驱动器?它有什么特点?德州仪器(TI)(NASDAQ: TXN) 近日宣布推出两款新型高速氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET)驱动器,进一步扩展了其业内领先的GaN电源产品组合,可在激光雷达(LIDAR)以及5G射频(RF)包络追踪等速度关键应用中实现更高效、性能更高的设计。LMG1020和LMG1210可在提供50 MHz的开关频率的同时提高效率,并可实现以往硅MOSFET无法实现的5倍更小尺寸解决方案。 凭借业内最佳的驱动速度以及1 ns的最小脉冲宽度,LMG1020 60-MHz低侧GaN驱动器可在工业LIDAR应用中使用高精度激光器。小型晶圆级芯片(WCSP)封装尺寸仅为0.8 mm x 1.2 mm,有助于最大限度地减少栅极环路寄生和损耗,进一步提升效率。 LMG1210是一款50-MHz半桥驱动器,专为高达200 V的GaN场效应晶体管而设计。该器件的可调死区时间控制功能能够将高速DC / DC转换器、电机驱动器、D类音频放大器及其它功率转换应用效率提高多达5%。设计人员可利用超过300 V / ns的业内最高共模瞬态抗扰度(CMTI)实现较高的系统抗噪声能力。 LMG1020和LMG1210的主要特点和优势 高速:这两款器件可提供超高速传播延迟(2.5 ns [LMG1020]和10 ns [LMG1210]),使电源解决方案比采用硅驱动器快50倍。另外,LMG1020能够提供高功率1ns激光脉冲,实现远程LIDAR应用。 高效率:这两款器件均可实现高效率设计。 LMG1210提供1 pF的低开关节点电容和用户可调的死区时间控制,可将效率提高多达5%。 功率密度:LMG1210中的死区时间控制集成功能可减少元件数量并提高效率,使设计人员能够将电源尺寸降低多达80%。功率密度增加的LMG1020,使LIDAR具有业内最小封装和最高分辨率。 TI GaN产品的优势 LMG1020和LMG1210是业界最大的GaN电源产品组合中的最新成员,从200V驱动器到80V和600V功率级。凭借超过1,000万小时的GaN工艺可靠性测试,TI提供可靠的GaN产品以满足对成熟和即用型解决方案的需求,为GaN技术带来数十年的硅制造专业技术和高级器件开发人才。 在APEC上参观TI展台 TI将于当地时间2018年3月4日至8日参展在得克萨斯州圣安东尼奥市举行的美国国际电力电子应用展览会(APEC),并展示其广泛的GaN产品组合以及GaN技术。 加快设计所需的支持和工具 设计人员可以使用LMG1020EVM-006和LMG1210EVM-012评估模块和SPICE模型快速轻松地评估这些新器件。工程师可以利用LIDAR的纳秒激光驱动器参考设计和高速DC / DC转换器的多兆赫GaN功率级参考设计,快速开始他们的氮化镓设计。 封装和供货情况 LMG1020和LMG1210的原型样品现已在TI商店和公司的授权分销网络上提供。 LMG1020采用WCSP封装,而LMG1210采用四方扁平无引脚(QFN)封装。以上就是最小,最快GaN驱动器解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-07-08 关键词: TI 电源 gan

  • TI LMG3410R070 GaN功率级产品,你使用过吗?

    TI LMG3410R070 GaN功率级产品,你使用过吗?

    你知道TI LMG3410R070 GaN功率级产品吗?它有什么作用?2018年12月24日 – 专注于引入新品的全球电子元器件授权分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起备货Texas Instruments (TI)的LMG3410R070 600 V 70 mΩ氮化镓 (GaN) 功率级产品。LMG3410R070具有超低的输入和输出电容,支持高功率密度电动机应用的新要求,适合的应用包括工业级和消费级电源。此款高性能GaN功率级产品支持的电流、温度、电压和开关频率比硅晶体管更高,同时还可减少高达80%的开关损耗。 贸泽电子供应的TI LMG3410R070 GaN功率级产品集成有栅极驱动器和稳定可靠的保护功能,可提供比硅MOSFET和绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 更出色的性能。该器件具有零共源极电感、25至100 V/ns可由用户调整的压摆率以及适合兆赫级作业的20 ns传播延迟。这款稳定可靠的IC提供过电流保护,支持超过150 V/ns压摆率的抗扰性、过热保护以及瞬态过电压抗扰性,且所有供电轨皆具备过电压锁定保护功能。LMG3410R070功率级产品采用尺寸小巧的8 mm × 8 mm QFN封装,无需外部保护元件,有助于简化设计和布局流程。 功能强大的LMG3410R070很适合搭配KEMET Electronics的KC-LINK表面贴装电容器使用。KC-LINK电容器经过特别设计,具有极低的有效串联电阻和热阻,可帮助装置承受高频率、高电压DC链路应用的应力,从而满足TI LMG3410R070 IC 等快速开关半导体的需求。 TI LMG3410R070功率级产品提供优异的功率密度, 有助于实现totem-pole PFC之类的高效拓扑,帮助电源缩小高达50%的尺寸。LMG3410R070 IC适合的应用包括多级转换器、太阳能逆变器、高电压电池充电器和不间断电源。 贸泽电子拥有丰富的产品线与贴心的客户服务,积极引入新技术、新产品来满足设计工程师与采购人员的各种需求。我们库存有海量新型电子元器件,为客户的新一代设计项目提供支持。以上就是TI LMG3410R070 GaN功率级产品解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-07-03 关键词: 功率 gan 贸泽

  • 更小巧、更强大的USB PD充电器,你了解吗?

    更小巧、更强大的USB PD充电器,你了解吗?

    你知道更小巧、更强大的USB PD充电器吗?它有什么特点?Power Integrations推出的InnoSwitch产品系列最新器件 可在整个负载范围内提供95%的高效率,并且在密闭适配器内不使用散热片的情况下可提供100 W的功率输出。这一突破性的性能提升得益于PI自行研发的氮化镓(GaN)技术。 在新发布的IC中,高压GaN开关替代了IC初级侧的常规硅晶体管,从而大幅降低能耗,使体积更小的InSOP-24D封装提供更大的输出功率。目标应用包括USB PD和大电流充电器/适配器、机顶盒、显示器、家电、网络及游戏产品。 目前已有三个产品系列集成该GaN技术– InnoSwitch3-CP、InnoSwitch3-EP和InnoSwitch3-Pro,并且提供多款设计范例: InnoSwitch3-CP -最适合恒功率充电 • DER-602 -100 W USB PD Type-C充电器 • DER-601 -60 W USB PD Type-C充电器 InnoSwitch3-EP -最适合敞开式电源 • DER-747 -65 W家电及 工业应用电源 InnoSwitch3-Pro -最适合可动态控制的电压及电流 • DER-805 -100 W USB PD 3.0充电器(提供 3.3 V-21 V PPS输出) • DER-803 -60 W USB PD 3.0充电器(提供 3.3 V-21 V PPS输出)。以上就是更小巧、更强大的USB PD充电器解析,希望能给大家参考。

    时间:2020-06-29 关键词: pi gan innoswitch

  • GaN器件提高电动汽车的功率输出和能效的方法浅析

    GaN器件提高电动汽车的功率输出和能效的方法浅析

    随着全球能源结构向低碳能源和节能运输转移,节能汽车产业面临着挑战。如今,整个电动汽车(EV)市场的增长率已经超过传统内燃机(ICE)汽车市场增长率的10倍。预计到2040年,电动汽车市场将拥有35%的新车销量份额,对于一个开始批量生产不到10年的市场而言,这样的新车销售份额是引人注目的。 随着整个汽车行业从基于机械系统向数字系统转变,电池、电子系统及系统组件创新相结合的经济规模,对电动汽车的增长起到了至关重要的作用。电动汽车制造商和设计人员青睐于数字设计,而Canaccord Genuity预计,到2025年,电动汽车解决方案中每台汽车的半导体构成部分将增加50%或更多。本文将探讨氮化镓(GaN)电子器件,也涉及到一点碳化硅(SiC),在不增加汽车成本的条件下,如何提高电动汽车的功率输出和能效。 增加功率而非重量电动汽车类别通常包括电池电动汽车(BEV)和插入式混合电动汽车(PHEV),也可以包括插电式混合电动汽车(HEV),尽管该类汽车(HEV)更依赖内燃机而非电动推进系统。考虑到开发混合电动汽车所需的电子器件数量,本文其他篇幅中将混合电动汽车界定为电动汽车的范围。 电动汽车行业鼓励创新电气系统的设计和开发,以取代以往的机械系统,例如:· 空调机组:向无刷直流或三相交流电机驱动压缩机转移· 真空或气动控制:向电子控制模块(ECM)转移· 线控驱动(DbW)系统:向高功率机电执行器转移· 停车制动器:向电动卡钳转移· 驱动轮系统:向端到端电气化转移 逻辑上,这些系统需要电子组件,包括众多半导体器件。鉴于先进的电池管理技术,还将有更多的半导体器件不断涌现。 上述系统通常依靠由12V电池供电的电路中的中低压硅(Si)mosFET(≤150V)。目前业界正在用更高电压的电池(24V和/或48V)来替代12V电池,以适应更高的电力需求,而不增加电线线径及布线成本。该替换过程同时也减少了铜线的重量,提高了驱动效率。 到目前为止,驱动轮电气化还要求汽车拥有第二个250V-450V高压(HV)电池以及配套电子设备。(注:预计未来电池电压将升高,这将需要更新更先进电子设备。) 突破成本效益与传统内燃机汽车相比,这一点更为明显。对于电动汽车而言,每一点重量都很重要。重量过高会降低产品使用寿命和消费者体验质量。 而且与任何产品一样,成本控制(理想情况下,降低成本)仍然是重中之重。即使设计中增加了新功能,整体系统成本也必须顺应市场对价格的压力。 所有这些新系统的推出大大增加了半导体和其他电子产品的数量以及所需的电池功率。理论上,这意味着更多的重量和更高的成本。一般而言,随着总线电压的增加,硅晶体管开关的成本会更高,这与汽车电气化的要求是相反的。此外,一些新的车载系统的性能需要超多数量的硅器件,从而增加了系统规模、重量和成本。 实质上,新型电动汽车系统难以支持HV Si MOSFET、IGBT和超级结等现有半导体技术。相反,该行业正在转向功能强大的宽带隙(WBG)技术,包括碳化硅(SiC)和硅上氮化镓(GaN-on-Si)。这两种突破性技术都在电动汽车市场中占有一席之地。 与SiIGBT相比,SiC提供更高的阻断电压、更高的工作温度(SiC-on-SiC)和更高的开关速度。这些功能对于牵引逆变器来说是最佳的,因为它们需要间歇地将大量能量传输回电池。 与此同时,硅上氮化镓开关为从低kW到10kW宽范围的供电系统带来了益处,即交流到直流板载充电器(OBC)、直流到直流辅助功率模块(APM)、加热和冷却单元等。 半导体目标电压成本应用示例GaN(中低电压)30V–300V$ 由APM/LIDAR驱动的系统GaN(高电压)650V–900V$$OBCDC-DC转换器(APM)SiC900V–1200V+$$$ 牵引逆变器Silicon(IGBT)$ 变频器驱动表1:突破性半导体材料的最佳应用 氮化镓的魅力在于其固有的超越硅的几个属性。氮化镓提供更低的开关损耗;更快的速度,类似RF的开关速度;增加的功率密度;更好的热预算;此外对电动汽车尤为重要的是,整个系统规模、重量及降低成本。 氮化镓还使工程师能够利用这些属性的系统拓扑:无桥图腾柱功率因数校正(PFC)。随着图腾柱PFC系统功率需求的增加,氮化镓的益处也随之增加。 图1:传统升压CCM PFC对比采用GaN的无桥图腾柱PFC氮化镓提供更低的开关损耗、更快的开关速度、更高的功率密度、更好的热预算、从而提高电动汽车的功率输出和能效,且降低了重量和成本。 采购和品质保证演变汽车行业向汽车电气化的转变不仅改变了所用技术的类型,而且对汽车供应商进行了重新定义。传统的一级供应商从制造机械系统开始,而不是从电气系统开始。虽然这些传统的公司已经开始针对需求开始开发电气系统,但人们对更智能、更具创新性的电气化的需求却给非传统供应商带来了机会。 车载电力转换系统最简单的形式是基本的交流到直流、直流到交流以及直流到直流转换器。这些转换器广泛应用于当今的众多市场和应用中,包括电源、电信和非机载电池充电器。将这些系统提供给汽车行业对开关式电源(SMPS)原始设计制造商(ODM)来说,帮助他们进行了简单且合乎逻辑的市场拓展,这些制造商也很渴望填补汽车市场不断扩大的需求缺口。事实上,鉴于先进的电气系统(特别是使用GaN的电气系统)需要数十年时间开发大量专业技术,这种新的采购理念是大势所趋。 汽车行业受到高度监管,通常需要采购的元件有最佳的质量和可靠性,能满足汽车电子委员会(AEC)行业标准。 SMPS ODM需要置身于满足这些标准的先进半导体器件和主动组件的供应商网络中。 对于氮化镓来说,在更关键的电子子系统之一,符合AEC标准的器件已经存在,即电源开关器件和栅极驱动器对。 高压氮化镓电源在电源行业有些独特:如前所述,氮化镓器件以射频速度开关。比现有的电力电子开关速度快得多。鉴于此,具有高共模瞬变抑制(CMTI)的高速栅极驱动器对优化GaN FET的性能至关重要。 氮化镓确保适应未来变化氮化镓材料的能特性和无损耗处理高电压操作的能力,为设计人员在将来设计电动汽车时提供了决定性优势,这包括更低的开关损耗、更快的开关速度、更高的功率密度、更出色的热预算,并进一步降低重量和成本。除了电动汽车市场之外,基于氮化镓的电子产品也为进一步降低数据中心和消费类设备的功耗提供了良机。 电动汽车的设计者自从市场形成以来就已经实现了前所未有的创新,随着汽车不断的数字化,未来将会出现更多变化。未来的电动汽车将更酷、更快、更小,为驾驶员(和自动驾驶员)带来惊人的性能提升,用更少的能源行使更长的里程。

    时间:2020-06-26 关键词: 电动汽车 gan

  • 你知道GaN Systems GS-EVB-HB-66508B-ON1评估板吗?

    你知道GaN Systems GS-EVB-HB-66508B-ON1评估板吗?

    什么是GaN Systems GS-EVB-HB-66508B-ON1评估板?它有什么作用?专注于引入新品并提供海量库存的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开始备货GaN Systems的GS-EVB-HB-66508B-ON1评估板。此高速子板结合了GaN Systems的两个650 V氮化镓 (GaN) E-HEMT和安森美半导体的NCP51820栅极驱动器,可为现有或新的离线电源转换设计提供高性价比半桥解决方案. 作为授权分销商,贸泽电子始终致力于快速引入新产品与新技术,帮助客户设计出先进产品,并使客户产品更快走向市场。超过800家半导体和电子元器件生产商通过贸泽将自己的产品带向全球市场。贸泽只为客户提供通过全面认证的原厂产品,并提供全方位的制造商可追溯性。 贸泽备货的GaN Systems GS-EVB-HB-66508B-ON1评估板具有安森美半导体的一个NCP51820栅极驱动器、GaN Systems的两个采用高侧/低侧配置的GS66508B增强型硅基GaN功率开关,以及所有必需的驱动电路。NCP51820拥有非常短的匹配传播延迟,先进的电平移位技术以及单独的专用稳压器,可以防止功率开关的门极发生过压情况。两个GS66508B器件都是底部冷却晶体管,可为要求苛刻的高功率应用提供极低的结至外壳热阻。 上述产品特性使得GS-EVB-HB-66508B-ON1 板能够大幅降低功耗、重量、尺寸和系统成本。这款25 mm × 25 mm 的电路板可以替代现有电源中的高侧/低侧驱动器和MOSFET,非常适合用于AC-DC适配器、数据中心电源、光伏逆变器、储能系统和无桥图腾柱拓扑等应用。以上就是GaN Systems GS-EVB-HB-66508B-ON1评估板解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-06-25 关键词: systems 评估板 gan

  • 利用人工智能设计GAN模型 能够生成合成星系的高分辨率图像

    工信部IMT-2020(5G)无线技术工作组组长粟欣表示,6G概念研究在今年启动。目前,除中国外,美国、俄罗斯、欧盟等国家和地区也在进行相关的概念设计和研发工作。根据设想,未来6G技术理论下载速度可以达到每秒1TB,预计到2020年将正式开始研发,2030年投入商用。 本文来源:证券时报

    时间:2020-06-23 关键词: 人工智能 gan

  • Nexperia(安世半导体)宣布推出新一代 650V 氮化镓 (GaN) 技术

    Nexperia(安世半导体)宣布推出新一代 650V 氮化镓 (GaN) 技术

    奈梅亨,2020 年 6 月 8 日:半导体基础元器件生产领域的高产能生产专家Nexperia宣布推出一系列采用新一代H2技术的全新高压氮化镓场效应管。新器件包含两种封装,TO-247 和Nexperia专有的CCPAK。两者均实现了更出色的开关和导通性能,并具有更好的稳定性。由于采用了级联结构并优化了器件相关参数,Nexperia的氮化镓场效应管无需复杂的驱动和控制,应用设计大为简化;使用标准的硅MOSFET 驱动器也可以很容易地驱动它们。 新的氮化镓技术采用了贯穿外延层的过孔,减少了缺陷并且芯片尺寸可缩小约24%。TO-247 封装的新器件,导通电阻RDS(on)降低到仅 41mΩ(最大值,25℃的典型值为 35mΩ),同时具有高的栅级阀值电压和低反向导通电压。CCPAK封装的新器件,将导通电阻值进一步降低到39mΩ(最大值,25℃的典型值为 33mΩ)。两种封装的新器件均符合 AEC-Q101 标准,可满足汽车应用的要求。 Nexperia氮化镓战略营销总监 Dilder Chowdhury表示:“客户需要导通电阻RDS(on)为30~40mΩ的650V新器件,以便实现经济高效的高功率转换。相关的应用包括电动汽车的车载充电器、高压DC-DC直流转换器和发动机牵引逆变器; 以及1.5~5kW钛金级的工业电源,比如:机架装配的电信设备、5G设备和数据中心相关设备。Nexperia持续投资氮化镓开发,并采用新技术扩充产品组合。首先为功率模块制造商提供了传统的 TO-247封装器件和裸芯片,并随后提供我们高性能的CCPAK 贴片封装的器件。” Nexperia 的 CCPAK贴片封装采用了创新的铜夹片封装技术来代替内部的封装引线。这样可以减少寄生损耗,优化电气和热性能,并提高可靠性。CCPAK封装的氮化镓器件提供顶部或底部散热两种配置,使其更通用,并有助于进一步改善散热。 650V TO-247封装的GAN041-650WSB 和 CCPAK 封装的 GAN039-650NBB目前均可提供样品。

    时间:2020-06-08 关键词: gan 导通电阻 ccpak

  •  GAN之父加入苹果的“特别项目组”,谷歌损失巨大

    GAN之父加入苹果的“特别项目组”,谷歌损失巨大

    Ian Goodfellow 据CNBC报道,谷歌人工智能(AI)领域的顶尖人物之一伊恩·古德费洛(Ian Goodfellow)已加入苹果,担任机器学习主管的职务。 目前,苹果正日益努力利用人工智能(AI)来提升其软件和硬件性能,去年,苹果聘请了谷歌AI和搜索主管约翰·詹纳安德里亚(John Giannandrea)负责制定AI战略。 而关于苹果AI最新的消息是,古德费洛周四更新了他在职业社交网站LinkedIn上的个人资料,承认他在3月份离开谷歌加入了苹果。 古德费洛表示,他在苹果特殊项目团队(Special Projects Group)担任机器学习主管。除了为Face ID和Siri等功能开发AI,苹果还一直在研发无人驾驶技术。 谷歌的发言人证实了古德费洛的离职,苹果拒绝置评,古德费洛本人也没有回复置评请求。 古德费洛被称为AI领域的生成式对抗网络(GAN)之父。该技术利用两个网络,一个称为生成网络,另一个称为区别网络,可以用音频、视频和文本的形式产生不同寻常的创造性输出。GAN系统被用来生成“深度伪造”的假媒体内容。 古德费洛于2014年在蒙特利尔大学获得博士学位,此后分别在OpenAI和谷歌工作。根据一份税务申报文件,他在OpenAI的薪酬超过80万美元。古德费洛的研究在学术文献中被广泛引用。 据外媒报道,在谷歌,古德费洛的确围绕GAN和安全问题开展研究工作,包括被称为对抗性攻击的领域,而在苹果从事AI工作的人此前也曾利用GAN技术进行过研究。

    时间:2020-06-08 关键词: 苹果 谷歌 gan

  • ThinkPad推出GaN口红电源:65W功率,可折叠式插脚

    ThinkPad推出GaN口红电源:65W功率,可折叠式插脚

    5月20日消息 在今天下午的ThinkPad发布会上,ThinkPad X1 Carbon 2020和ThinkPad X1 Yoga 2020两款产品正式发布,售价9999元起。除此之外,官方还推出了thinkplus GaN口红电源。了解到,thinkplus GaN口红电源采用了2:1宽高比设计,体积为63cc,重量为93g。充电器采用了GaN技术,体积可以做得更小,同时转换效率更高。thinkplus GaN口红电源采用了一个USB-C接口,支持65W充电,100-240V电压适配。配色方面,官方给出了雅典白,极夜黑和热力红配色。thinkplus GaN口红电源售价199元,618开卖。

    时间:2020-06-08 关键词: gan 口红电源

  • LMG1020氮化镓 (GaN) 驱动器,你知道吗?

    LMG1020氮化镓 (GaN) 驱动器,你知道吗?

    什么是LMG1020氮化镓 (GaN) 驱动器?它有什么作用?专注于引入新品并提供海量库存的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起备货 Texas Instruments的LMG1020氮化镓 (GaN) 驱动器。此款单通道低侧驱动器可为要求速度的应用提供高效率、高性能的设计,适用于LiDAR、飞行时间激光驱动器、脸部识别、扩增实境和E类无线充电器等应用。 贸泽电子供应的Texas Instruments LMG1020 低侧GAN驱动器,专为高速驱动 GaN FET和逻辑电平MOFSET而设计,可实现 2.5纳秒的极短传播延迟和1纳秒的最小脉宽。该器件可用外部电阻器分别连接栅极与OUTH 和OUTL,对上拉和下拉沿的驱动强度进行独立调节。耐用可靠的LMG1020驱动器具备过热保护和欠压锁定功能,可避免过载和故障状况,共模瞬变抗扰度超过300V/ns,系统抗噪性能领先业界。 LMG1020采用0.8 mm × 1.2 mm WCSP封装,可在高频应用中最大限度降低栅极回路电感,达到最高功率密度。其微型化尺寸可帮助设计人员减少元器件数量,将电源尺寸最多缩小80%。LMG1020驱动器具有可调整的死区控制功能,可提升DC-DC转换器、D类音频放大器和电机驱动器等应用的效率。以上就是LMG1020氮化镓 (GaN) 驱动器解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-06-06 关键词: 驱动器 gan 贸泽

  • SiC和GaN的现状,你了解吗?

    SiC和GaN的现状,你了解吗?

    什么是SiC和GaN?它有什么作用?SiC和GaN被称为“宽禁带半导体”(WBG),因为将这些材料的电子从价带扩散到导带所需的能量为:在硅中,该能量为1.1eV, SiC(碳化硅)为3.3eV,GaN(氮化镓)为3.4eV。这导致较高的适用击穿电压,在某些应用中可以达到1200至1700V。由于使用了生产工艺,WBG设备显示出以下优势: 极低的内部电阻,与硅等效器件相比,效率最高可提高70%。低电阻可改善热性能(随着最高工作温度的增加)和散热,以及可实现的功率密度的优化散热允许使用更简单的封装,与硅等效器件相比,尺寸大大减小,重量更轻;非常短的关断时间(对于GaN而言接近零)允许使用非常高的开关频率,同时达到较低的温度。 WBG设备可以制造经典电力电子设备中使用的所有类型的设备。此外,经典的Si器件已在许多应用领域中达到其极限。在这些前提下,很明显,WBG技术对于电力电子的未来至关重要,并且为各种应用领域中的新可能性奠定了基础。 SiC和GaN的区别 根据应用类型所需的功率和频率性能,硅和新型WBG两种类型的设备都有其市场份额。 尽管在概念上存在相似之处,但SiC和GaN组件无法相互互换,但会根据其运行系统内的使用参数而有所不同。 特别是,SiC器件可以承受更高的电压,最高可达1200V甚至更高,而GaN器件可以承受更低的电压和功率密度。另一方面,由于GaN器件的关断时间几乎为零(高电子迁移率,因此dV / dt大于MOSFET Si的50V / s,因此dV / dt大于100V / s),因此这些器件可以用于高频应用,具有空前的效率和性能。这种理想的正特性可能会带来不便:如果组件的寄生电容不接近零,则可能会产生数十安培的电流尖峰,这可能会导致电磁兼容性测试阶段出现问题。 SiC在使用的封装上具有更多优势,这是因为可以采用TO-247和TO-220,从而可以用新的SiC快速替换IGBT和MOSFET,而GaN可以在SMD封装中提供更好的结果(重量更轻,小但降级到新项目)。 另一方面,对于两种类型的器件来说,共同的挑战与栅极驱动器的设计和构造有关,该驱动器能够充分利用特定于组件的特性,同时要注意寄生组件(为了避免性能变差,必须将寄生组件最小化)和适用电压水平(希望与用于驱动传统硅组件的电压相似)。 就成本而言,SiC器件现在更便宜,更受欢迎,这也是因为它们是在GaN之前制造的。但是,不难想象,成本仅与生产过程以及市场需求部分相关,这就是为什么市场价格可能趋于平缓的原因。 由于GaN衬底的生产成本较高,因此使用GaN“通道”的设备具有Si衬底。最近几个月,瑞典林雪平大学与衍生出来的SweGaN合作,进行了一些研究,这些研究遵循了使用SiC衬底和新的晶圆生长工艺(称为变质异质外延,可防止结构缺陷的存在)的想法 ,从而获得可与SiC器件相比的最大电压,但能够以GaN的频率在Si上工作。这项研究还强调了采用这种机制如何能够改善热量管理,3kV以上的垂直击穿电压以及与今天的解决方案相比处于ON状态的电阻小于一个数量级。 应用程序和市场 WBG设备的应用领域仍然是一个小众市场,研发人员仍然需要更好地了解如何最大限度地发挥他们的潜力。最大的新技术市场是二极管市场,但WBG预计将在未来5年内淹没晶体管市场。 目前已经开始假设了可能的应用,预测显示,电力移动、电信和消费市场是最有可能的。 根据销售预测,利润最丰厚的市场将是一个涉及电迁移和自动驾驶车辆,世行集团将用于逆变器、车载充电设备(OBC)和防撞系统(激光雷达),这是显而易见的,给定的热特性和效率与请求相匹配的新设备,优化蓄电池的性能。 在电信方面,5G的作用将成为世界银行集团的驱动力。世界银行集团要安装的数百万个基站将需要更高的能源效率,它们的体积也会更小、更轻,性能会有显著提升,成本也会大幅降低。 消费者市场也将大量使用新设备。无线电源和充电设备将主要受到影响,因为移动设备的日益普及和快速充电的需求。 碳化硅和氮化镓器件 英飞凌已经开发了一系列的碳化硅和氮化硅MOSFET器件及其驱动程序,CoolSiC和CoolGaN系列。值得注意的是FF6MR12W2M1_B11网格模块,它能够提供200 1200 v, RDS的只有6 mΩ阻力。该模块配备了两个SiC mosfet和一个NTC温度传感器,适用于UPS和电机控制应用,考虑到效率和散热(图1)。 在Microsemi catalog(现在的微芯片技术)中也有类似的解决方案,使用SP6LI器件族的Phase Leg SiC MOSFET模块,允许电压高达1700V,电流大于200A;AlN基片保证了更好的热管理,两个SiC肖特基二极管允许增加开关频率。 Wolfspeed公司生产的CAB450M12XM3半桥式装置能够控制高达1200V的电压和450A的电流,由于使用了第三代mosfet和SiN衬底,所以可以在175°C的连续模式下工作。 当我们看一看GaN世界,很明显,可用的设备种类是有限的。GanSystem在其产品目录中提供了GS-065-150-1-D,这是一种利用Island专利技术的晶体管,能够在超过10MHz的开关频率下管理高达650V和150A。最后,Transphorm的TP90H050WS FET将在2020年中期见光,它正在使用TO-247封装的GaN器件上工作,其工作电压可达900V,上升和下降时间约为10nS(图2)。以上就是SiC和GaN的解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-24 关键词: gan 宽禁带 SiC

  • 西安电子科技大学研发出柔性高亮度紫光发光二极管

    西安电子科技大学研发出柔性高亮度紫光发光二极管

    西安电子科技大学微电子学院郝跃院士团队揭示了可剥离衬底上氮化物的成核机制,创新性开发出柔性高亮度紫光发光二极管,相关研究成果在国际权威期刊《Advanced Optical Materials》上发表。 GaN基半导体LED照明具有高效、节能、环保、寿命长、易维护等优点,是人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明革命。随着可穿戴技术的发展,未来柔性半导体技术将逐步成为主流,柔性GaN 的制备成为当今国际高度关注的研究热点。 由于大尺寸的氮化物衬底成本高昂,氮化物薄膜通常是基于蓝宝石、硅等异质材料衬底进行外延生长。而晶体衬底与氮化物之间存在严重的晶格失配,使得外延GaN 薄膜内具有很大的应力,并产生众多的穿透位错,从而导致LED器件发光效率降低。因此,低应力、高质量的GaN薄膜的制备对于LED性能的提升显得尤为重要。 目前,激光剥离技术是制备柔性GaN的主要方法,但是激光能量密度分布不均匀使得氮化镓薄膜突起破裂,很难得到大面积连续无损的氮化镓薄膜,使得GaN的柔性器件发展受到严重阻碍。 该团队研究并发现了氮化物在石墨烯上的选择性成核机理,找到了AlN的最佳成核位点,成功制备出高质量、无应力的GaN外延层。并通过优化剥离工艺,实现了GaN外延层的低损伤、大面积剥离转移。基于该柔性GaN材料制备的紫光发光二极管在小电流下实现了超高光输出功率。研究成果证明了剥离转移可以实现GaN基柔性照明以及LED在未来实现高质量垂直结构的可能性。 研究成果发表于:Yanqing Jia, Jincheng Zhang,* Jing Ning, Dong Wang, Yue Hao et al., Advanced OpTIcal Materials, 2019, DOI:10.1002/adom.201901632. 《Advanced OpTIcal Materials》是光学领域的国际顶级期刊,属于SCI一区TOP期刊。         

    时间:2020-05-14 关键词: LED gan

  • 人工智能技术之GAN算法的应用

    人工智能技术之GAN算法的应用

    (文章来源:人工智能网) 我们知道机器学习模型有:生成模型和判别模型。判别模型需要输入变量x,通过某种模型来预测p(y|x)。生成模型是给定某种隐含信息,来随机产生观测数据。不管何种模型,其损失函数(Loss Function)选择,将影响到训练结果质量,是机器学习模型设计的重要部分。对于判别模型,损失函数是容易定义的,因为输出的目标相对简单。但对于生成模型,损失函数却是不容易定义的。 2014年GoodFellow等人发表了一篇论文“Goodfellow, Ian, et al. GeneraTIve adversarial nets." Advances inNeural InformaTIon Processing Systems. 2014”,引发了GAN生成式对抗网络的研究,值得学习和探讨。今天就跟大家探讨一下GAN算法。 GAN生成式对抗网络(GeneraTIve Adversarial Networks )是一种深度学习模型,是近年来复杂分布上无监督学习最具有前景的方法之一。 GAN生成式对抗网络的模型至少包括两个模块:G模型-生成模型(GeneraTIve Model)和D模型-判别模型(Discriminative Model)。两者互相博弈学习产生相当好的输出结果。GAN 理论中,并不要求G、D模型都是神经网络,只需要是能拟合相应生成和判别的函数即可。但实际应用中一般均使用深度神经网络作为G、D模型。 对于生成结果的期望,往往是一个难以数学公理化定义的范式。所以不妨把生成模型的回馈部分,交给判别模型处理。于是Goodfellow等人将机器学习中的两类模型(G、D模型)紧密地联合在了一起。一个优秀的GAN模型应用需要有良好的训练方法,否则可能由于神经网络模型的自由性而导致输出结果不理想。 GAN算法原理:以生成图片为例进行说明:假设有两个网络,分别为G和D,它们的功能分别是:1)G是一个生成图片的网络,它接收一个随机的噪声z,通过这个噪声生成图片,记做G(z)。2)D是一个判别网络,判别一张图片是不是“真实的”。它的输入参数是x,x代表一张图片,输出D(x)代表x为真实图片的概率,如果为1,就代表100%是真实的图片,而输出为0,就代表不可能是真实的图片。 3)在最理想的状态下,G可以生成足以“以假乱真”的图片G(z)。对于D来说,它难以判定G生成的图片究竟是不是真实的,因此D(G(z)) = 0.5。4)这样目的就达成了:得到了一个生成式的模型G,它可以用来生成图片。在训练过程中,生成网络G的目标就是尽量生成真实的图片去欺骗判别网络D。而判别网络D的目标就是尽量把G生成的图片和真实的图片分别开来。这样,G和D构成了一个动态的“博弈过程”。 以理论抽象进行说明:GAN是一种通过对抗过程估计生成模型的新框架。框架中同时训练两个模型:捕获数据分布的生成模型G,和估计样本来自训练数据的概率的判别模型D。G的训练程序是将D错误的概率最大化。可以证明在任意函数G和D的空间中,存在唯一的解决方案,使得G重现训练数据分布,而D=0.5。在G和D由多层感知器定义的情况下,整个系统可以用反向传播进行训练。在训练或生成样本期间,不需要任何马尔科夫链或展开的近似推理网络。实验通过对生成的样品的定性和定量评估,证明了GAN框架的潜在优势。 Goodfellow从理论上证明了该算法的收敛性。在模型收敛时,生成数据和真实数据具有相同分布,从而保证了模型效果。GAN公式说明如下:1)公式中x表示真实图片,z表示输入G网络的噪声,G(z)表示G网络生成的图片;2)D(x)表示D网络判断图片是否真实的概率,因为x就是真实的,所以对于D来说,这个值越接近1越好。 3)G的目的:D(G(z))是D网络判断G生成的图片的是否真实的概率。G应该希望自己生成的图片“越接近真实越好”。也就是说,G希望D(G(z))尽可能得大,这时V(D, G)会变小。因此公式的最前面记号是min_G。4)D的目的:D的能力越强,D(x)应该越大,D(G(x))应该越小。这时V(D,G)会变大。因此式子对于D来说是求最大max_D。 GAN训练过程:GAN通过随机梯度下降法来训练D和G。1)   首先训练D,D希望V(G, D)越大越好,所以是加上梯度(ascending)2)  然后训练G时,G希望V(G, D)越小越好,所以是减去梯度(descending);3)  整个训练过程交替进行。 GAN算法优点:1)使用了latent code,用以表达latent dimension、控制数据隐含关系等;2)数据会逐渐统一;3)不需要马尔可夫链;4)被认为可以生成最好的样本(不过没法鉴定“好”与“不好”);5)只有反向传播被用来获得梯度,学习期间不需要推理;6)各种各样的功能可以被纳入到模型中;7)可以表示非常尖锐,甚至退化的分布。 GAN算法缺点:1)Pg(x)没有显式表示;2)D在训练过程中必须与G同步良好;3)G不能被训练太多;4)波兹曼机必须在学习步骤之间保持最新。 GAN算法扩展:GAN框架允许有许多扩展:1)通过将C作为输入,输入G和D,可以得到条件生成模型P(x|c);2)学习近似推理,可以通过训练辅助网络来预测Z。3)通过训练一组共享参数的条件模型,可以近似地模拟所有条件。本质上,可以使用对抗性网络实现确定性MP-DBM的随机扩展。4)半监督学习:当仅有有限标记数据时,来自判别器或推理网络的特征可以提高分类器的性能。5)效率改进:通过划分更好的方法可以大大加快训练,更好的方法包括:a)协调G和D; b) 在训练期间,确定训练样本Z的更好分布。 GAN算法应用:GAN的应用范围较广,扩展性也强,可应用于图像生成、数据增强和图像处理等领域。1)图像生成:目前GAN最常使用的地方就是图像生成,如超分辨率任务,语义分割等。2)数据增强:用GAN生成的图像来做数据增强。主要解决的问题是a)对于小数据集,数据量不足,可以生成一些数据;b)用原始数据训练一个GAN,GAN生成的数据label不同类别。 GAN生成式对抗网络是一种深度学习模型,是近年来复杂分布上无监督学习最具有前景的方法之一,值得深入研究。GAN生成式对抗网络的模型至少包括两个模块:G模型-生成模型和D模型-判别模型。两者互相博弈学习产生相当好的输出结果。GAN算法应用范围较广,扩展性也强,可应用于图像生成、数据增强和图像处理等领域。        

    时间:2020-05-12 关键词: 人工智能 gan

  • 面对5G基站巨大的耗电挑战,GaN是业界需要的英雄

    面对5G基站巨大的耗电挑战,GaN是业界需要的英雄

    当前,移动通信领域正在发生巨大变化:第五代蜂窝网络技术(也称为5G)服务在陆续推出。消费者目前已经开始体验5G技术的优势,它不仅能够凭借超快的下载速度与固网宽带匹敌,而且将来还可能在蜂窝网络服务区域内支持更高密度的移动设备和互连的物联网(IoT)设备。 这种发展一方面在给消费者带来令人兴奋的好处,但在幕后,业界向5G的转变也充满了挑战、高成本以及其他争议。例如无线电频谱许可的分配[1],关于用户在使用5G时带来的健康风险由于沟通不善而引发恐慌[2]等等,国际贸易竞争对手之间对网络安全的担忧以及产生的后果[3]等问题也在困扰着向5G的迁移过程。 毫无疑问,5G对于蜂窝网络和其他运营商而言都将是一项有利可图的业务,但也需要大量的前期投资来升级、改进和替换现有的蜂窝网络基础设施。不仅网络检修的前期成本可能会使网络运营商彻夜难眠,而且还会包括持续发生的运营支出等问题。5G网络比4G将消耗更多的电力,这是一个不可回避的事实。实际上,根据预测,5G的功率消耗将增加近70%​​(见图1)。例如,一个4G基站可能需要大约7kW的功率,而一个5G基站将需要超过11kW的功率,如果基站需要承载多个信道,其功率消耗甚至可能高达20kW。 图1:典型5G通信基站的功率消耗(来源:华为)。 所有要求都在提高 尽管5G网络通常比第四代通信技术效率更高,但每个小区(cell)由于容量增大将导致整体功率消耗大幅上升。导致这些的原因是由于在每个无线电信道上使用了大规模多输入多输出(Massive MIMO)天线来改善信号质量。与通常使用4T4R(4个发射器,4个接收器)的4G基站相比,5G基站使用64T64R。 因此,可以明确地看到为什么5G对电力需求如此之高。一些5G网络提供商在搭建网络和提供服务时对于MIMO苦不堪言,甚至在讨论是否可以将基站的收发器数量降低为32T32R以节省功率,但这样会极大地限制网络容量。 除了使现有基站的功率需求增加以外,令问题更加复杂的另一个挑战是需要比以往数量更多的基站。这其中部分原因是由于5G技术特有的无线电波长更加受限,这意味着需要更高的基站密集度才能为特定区域提供有效覆盖。建设这些新基站,并安装支持它们的电网而导致的成本也将是非常高昂。 最后,还存在电源问题。即使所需的总功率仅增加一倍,行业标准的3kW 48VDC电源也将严重不足。因此,需要在与现有设备大致相当的空间内显著提高功率密度,以输送所需的更高功率。 转向边缘网络 随着越来越大强的处理能力转移到实际发生数据收集的边缘网络,5G通信将在网络地图方面发生重大变化(见图2)。不仅需要额外的硬件来实施5G技术,而且各个基站本身也将需要更多的计算能力来支持新一代移动宽带提供的更广泛服务。随着运营商已经开始部署边缘计算,每个基站的电源架构也需要仔细考虑。 图2:5G生态系统中的开关模式电源(SMPS)。 更高功率密度,更少热量? 从上述讨论所涉及的观点来看,很明显,未来仍将面临一些艰巨的设计挑战。只有通过提高功率转换的效率,才能支持所需的输入功率,并且有助于在相同的空间内提供更高功率。而实现这一高转换效率的关键在于,将氮化镓(GaN)宽带隙半导体技术与尖端的表面贴装器件(SMD)封装完美地结合。 与通孔器件(THD)不同,表面贴装器件直接安装在PCB表面,消除了通孔和引线,并可以在同样空间内实现更多功能,使电路板上有更多可用空间,因而能够提高功率密度。 但是,提高功率密度可能是一把双刃剑,因为高功率密度通常带来相应的高热密度。只有在热密度保持不便或尽可能减小的情况下,通过给定区域提供更高的功率才真正有意义。SMD封装在这方面具有显著优势,因为它可以使封装顶部直接与由铝等材料制成的外壳接触来实现冷却,这为热量从晶体管结散发到环境空气提供了一条更短的路径。 在表面贴装器件中如果使用传统的硅半导体将无法实现较低的热密度,即使封装技术得到不断改进,并能够提供更好的导热性,硅半导体器件仍将受到工作温度的限制,除非半导体材料能够实现更高效的开关。虽然Si MOSFET已达到效率的上限,但碳化硅(SiC)和GaN等新型宽带隙半导体则能够实现更高的效率。 在SMD封装下,GaN具有某些特定的物理特性,与硅器件相比,GaN能够以更高的频率开关更高的功率,并且具有更低的导通电阻(RDS(on))和更低的开关损耗。由于功率转换器可以在更高频率下工作,电路中所需的磁性分立元件数量大幅减少,因此能够简化电源拓扑架构,从而实现更高的功率密度。此外,GaN固有的高效率意味着在大多数情况下可以降低热密度。 图3:GaN可提供更高的功率密度和更高的转换效率。 图3所示为50%负载条件下3kW 48V电源(PSU)所有可能功率密度和效率组合的帕累托分析(Pareto analysis),从中可以看出,与最先进的Si MOSFET解决方案相比,在功率转换解决方案中使用英飞凌的CoolGaN能够实现更高的效率,更高的功率密度,或两者兼而有之。 因此,很明显,用SMD封装实现的GaN器件可以完美满足5G网络基础设施的苛刻要求,并且能够使网络运营商即便在最具挑战性的应用场合也可以提供5G的强大功能。   参考资料 [1] 华尔街日报,2019年11月11日 (https://www.wsj.com/articles/u-s-government-is-tripping-over-itself-in-race-to-dominate-5g-technology-11573527840) [2] 纽约时报,2019年7月16日 (https://www.nyTImes.com/2019/07/16/science/5g-cellphones-wireless-cancer.html) [3] 科技媒体The Verge,2018年8月13日 (https://www.theverge.com/2018/8/13/17686310/huawei-zte-us-government-contractor-ban-trump

    时间:2020-05-09 关键词: 移动通信 gan 5g基站 蜂窝网络

  • 学习采用氮化镓(GaN)技术设计最先进的人工智能、机械人、无人机、全自动驾驶汽车及高音质音频系统

    学习采用氮化镓(GaN)技术设计最先进的人工智能、机械人、无人机、全自动驾驶汽车及高音质音频系统

    EPC公司进一步更新了其广受欢迎的教育视频播客系列,上载了六个视频,针对器件可靠性及基于氮化镓场效应晶体管及集成电路的各种先进应用,包括面向人工智能的高功率密度运算应用,面向机械人、无人机及车载应用的激光雷达系统,以及D类放音频放大器。 宜普电源转换公司(EPC)更新了其广受欢迎的“如何使用氮化镓器件”的视频播客系列。刚刚上载的六个视频主要分享实用范例,目的是帮助设计师利用氮化镓技术设计面向人工智能服务器及超薄笔记本电脑的先进DC/DC转换器、面向机械人、无人机及全自动驾驶汽车的激光雷达系统,以及实现有可能是具有最高音质的音频系统。 这六个全新视频包括: · 如何使用氮化镓器件08 – 了解氮化镓功率器件所具备的稳定性 · 如何使用氮化镓器件09 – 应用:面向高功率密度运算应用的DC/DC转换器 · 如何使用氮化镓器件10 – 应用:面向车载应用的氮化镓解决方案 · 如何使用氮化镓器件11 – 应用:48 V - 20 V 超薄DC/DC转换器 · 如何使用氮化镓器件12 – 应用:激光雷达/飞行时间(ToF) · 如何使用氮化镓器件13 – 应用:D类音频放大器 宜普电源转换公司首席执行官兼共同创办人Alex Lidow说:“早前推出了七个视频,现在再推出六个视频,目的是帮助设计工程师采用氮化镓晶体管及集成电路,构建最高效的功率转换系统,从而支持部分当今最令人兴奋及先进的应用。” 这个“如何使用氮化镓器件”视频系列可以在EPC网站上的视频库或EPC优酷观看。

    时间:2020-04-27 关键词: 人工智能 音频系统 gan

  • 我们能获得更好的音频放大器吗?是的,用氮化镓!

    我们能获得更好的音频放大器吗?是的,用氮化镓!

    音频是一个复杂的应用,尤其是对于发烧友领域各个层面的需求。最高端的音频设备通常都价格高昂,不同类型的音频放大器吸引了众多用户的追求,他们相信其选择可以最好地再现播放原始录音的真实含义。尽管在各种发烧友论坛上大家对各种放大器设计的优缺点讨论很多,但在许多应用领域中,能效起着非常重要作用。 D类放大器最早是在上世纪50年代提出(见图1),其主要竞争技术包括A类、AB类和B类放大器,这些均在线性区域中使用晶体管,以尽可能准确地再现输入信号的放大版本,但这些设计的理论效率极限均低于80%,实际效率在 65%以下。对于D类设计,是将输入信号用于控制具有脉冲宽度调制(PWM)的推挽(push/pull)开关,从而允许它们以导通和关断模式工作。结果是,它们将不在其线性区域内工作,从而使设计能够提供理论上100%的效率以及零失真。 图1:D类放大器设计的基本框图 在发展初期,直到具有合适器件参数的硅MOSFET出现之前,业界没有可用的器件能够实现D类技术的全部潜力。但从那时起,D类放大器取得了很大的成功,特别对于智能手机、助听器和蓝牙耳机等电池供电的设备,其中高效率和低散热都是非常有利的特性。当然,电视和汽车等领域使用的更高功率放大器也受益于D类技术,从而使紧凑型设计很少需要甚至几乎不需散热器。 最近,基于氮化镓(GaN)技术的高电子迁移率晶体管(HEMT)技术规格已经为更好利用D类放大器性能铺平了道路。 新开关技术满足D类放大要求 D类放大器能够提供高效率和低失真能力,这主要取决于所选的开关器件。首先,导通电阻必须尽可能低,以减少I2R损耗。其次,为了支持更高开关频率,开关损耗必须最小。由于功率器件中的损耗,所有类别放大器的效率通常在最低功率输出时很差,只有达到一定的功率输出,效率才开始提高。 D类放大器可以实现一种所谓多级(multilevel)的技术,其中在以较低音量输出音频时会限制最大输出电压,该方法有助于在低功率输出时提高效率。随着音频转至更高的输出电平,整个电压摆幅可供开关器件使用。在较低输出电平下,采用零电压开关(ZVS),而在较高输出电平下,放大器采用硬开关方法。这两种操作模式都会影响开关产生的损耗。 在零电压开关模式下,输出的改变是通过电感电流换向实现。因此,可以消除开关器件中的任何开关损耗以及所导致的功率损耗。但是,为了避免在两个器件之间出现击穿(shoot-through),必须增加一个小的空白延迟(blanking delay),以确保在进入下一个开关周期的导通状态之前,上一个开关周期的关断状态得以保持。这会使输出波形与PWM输出所期望的波形有所不同,从而导致音频信号失真。空白延迟时间取决于所用功率器件的输出电容Coss。与Si MOSFET相比,GaN晶体管的Coss明显较低,这意味着可以将空白延迟时间保持在最低水平,从而将失真降至最低。 高功率输出时的硬开关意味着在功率器件导通或关断时输出端的电压为非零。Si MOSFET具有一个体二极管,在开关断开后,其中会积累反向恢复电荷(Qrr)。在对置开关进入导通状态之前,需要将其放电,而这些都需要一些时间。GaN晶体管在这里则有很大不同,因为没有内在的体二极管,因此也没有Qrr。这样可产生更清晰的开关波形、经过改善的失真系数和更高的整体效率。 不幸的是,使用GaN技术时,也需要应对Coss带来的挑战。但是,GaN存储的能量明显低于Si MOSFET,导致在下一个导通周期耗散的能量更少。由于这对高频损耗影响极大,因此,与Si相比,GaN的性能表现出非常有益的改进。最重要的是,转向GaN技术还可以在较小的裸片尺寸中提供更低的导通电阻,从而使工程师除了可以提供更好的音频质量外,还可以实现更密集、紧凑的音频解决方案。 如何在设计中体现GaN的优势 与类似的硅器件一样,GaN HEMT器件也具有栅极、漏极和源极端接。二维电子气(2DEG)层可以提供了一个电子池,能以非常低电阻实现源极和漏极之间的短路。当没有施加栅极偏压(VGS = 0V)时,p-GaN栅极停止导通。但应当注意,GaN HEMT与Si MOSFET的不同在于它们是双向的,并且如果漏极电压变得低于源极电压,将允许反向电流流动。没有体二极管的存在也极大地消除了Si MOSFET中常见的PN结相关开关噪声,从而能够提供一种更为“洁净”的开关(见图2)。 图2:GaN HEMT晶体管的结构(左)和卓越的开关特性,这些使D类放大器具备比Si MOSFET更大的优势(右) 一个采用D类技术设计实现的250W器件是IGT40R070D1 E8220,它可提供70mΩ RDS(on)(max)以及200V D类驱动器IC(IRS20957S),能够为8Ω负载提供160W功率而无需散热器(见图3)。在100W时,THD + N仅仅为0.008%。将开关设置为500kHz时,THD + N测量显示,在放大器从ZVS转为硬开关区域时(功率只有几瓦),失真没有明显变化,并且硬开关区域非常洁净,很少噪声。 图3:250W D类放大器设计(左)和THD + N测量(右) 总结 70年前,D类放大器概念的引入提供了一种前所未闻,但在理论上非常合理的音频保真度以及出色的效率。虽然传统硅MOSFET性能得到了巨大改进,并且在设计上不断取得进步,但Qrr和Coss的影响都限制了较高的开关频率,限制了效率的进一步提高,并最终导致D类设计中的音频失真。要实现较低的RDS(on),需要较大的芯片尺寸,这也意味着更实现高能效设计需要更大的体积。随着GaN晶体管技术的应用,消除了Qrr,Coss也大幅度降低,在确保提供最好THD + N结果的同时,能够以更高的开关频率运行。小巧封装所固有的低RDS(on)(max)使D类GaN放大器可以在小体积内提供高音频保真度,而无需笨重的散热解决方案。 注: 作者:英飞凌科技 -  Jun Honda, Lead Principal Engineer for Class D Audio and Pawan Garg, System Application Engineer

    时间:2020-04-22 关键词: 英飞凌 gan hemt

  • EPC公司进一步更新了其广受欢迎的氮化镓(GaN)功率晶体管及集成电路的播客系列

    EPC公司进一步更新了其广受欢迎的氮化镓(GaN)功率晶体管及集成电路的播客系列

    宜普电源转换公司(EPC)依据《氮化镓晶体管–高效功率转换器件》第三版教科书的增订内容,更新了首7个、合共14个教程的视频播客,与工程师分享采用氮化镓场效应晶体管及集成电路的理论、设计基础及应用,例如激光雷达、DC/DC转换及无线电源等应用。 宜普电源转换公司(EPC)更新了其广受欢迎的“如何使用氮化镓器件”的视频播客系列。该视频系列的内容是依据最新出版的《氮化镓晶体管–高效功率转换器件》第三版教科书的内容制作。合共14个教程的视频播客系列旨在为功率系统设计工程师提供技术基础知识及针对专有应用的工具套件,从而让工程师学习如何采用氮化镓晶体管及集成电路,设计出更高效的功率转换系统。 首先上载到宜普公司的网站的7个教程是关于氮化镓晶体管及集成电路的理论和设计基础知识的概述,包括: · 如何使用氮化镓器件01 – 材料比较 · 如何使用氮化镓器件02 – 构建氮化镓晶体管 · 如何使用氮化镓器件03 – 性能特性 · 如何使用氮化镓器件04 – 设计基础:栅极驱动器 · 如何使用氮化镓器件05 – 设计基础:版图 · 如何使用氮化镓器件06 – 设计基础:散热管理 · 如何使用氮化镓器件07 – 设计基础:模型及测量 我们即将发布视频系列第二部分的其它7个教程,为工程师提供基于氮化镓晶体管的广泛应用的实用范例,包括面向通信及数据通讯系统的DC/DC转换系统。此外,该教程系列涵盖具备卓越性能的氮化镓器件如何推动各种新兴应用的发展,包括针对全自动驾驶汽车及机械人的激光雷达/ToF技术、不用电源线的无线功率传输应用,以及面向通信系统的射频包络跟踪应用。 宜普电源转换公司首席执行官Alex Lidow说:“这个视频系列帮助设计工程师了解氮化镓技术的独有优势,以及如何发挥其特性,从而设计出高效的功率转换系统。最重要的是,我们希望缩短设计工程师的学习曲线,让他们发挥氮化镓功率半导体的高频开关及高性能等优势。”

    时间:2020-04-15 关键词: gan 氮化镓 功率晶体管

  • TI LMG341xR050 GaN功率级在贸泽开售,支持高密度电源转换设计

    TI LMG341xR050 GaN功率级在贸泽开售,支持高密度电源转换设计

    2020年4月13日 – 专注于引入新品并提供海量库存的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开始备货Texas Instruments (TI) 的LMG341xR050氮化镓 (GaN) 功率级。这款 600V、500 mΩ的器件具有集成栅极驱动器和强大的保护功能,可让设计人员在电源转换系统中实现更高的效率,适用于高密度工业和消费类电源、高压电池充电器、光伏逆变器和多电平转换器等应用。 贸泽电子备货的TI LMG341xR050 GaN功率级与硅MOSFET相比拥有多种优势,包括超低输入和输出容值、可降低EMI的低开关节点振铃,以及可将开关损耗降低多达80%的零反向恢复。此器件的集成式栅极驱动器支持100 V/ns开关,实现几乎为零的VDs振铃,其微调栅极偏置电压可通过补偿阈值变化确保可靠切换。此功率级集成了一系列独特的功能,比如图腾柱功率因数校正 (PFC) 结构等密集高效拓扑,让设计人员能够优化电源性能并提高可靠性。 LMG341xR050 GaN功率级拥有强大的保护功能,不需要外部保护元件,即可提供过热保护、瞬态电压抗扰性,并且所有电源轨都具有欠压锁定 (UVLO) 保护。此外,LMG341xR050还可提供响应时间低于100 ns的过流保护和高于150 V/ns的压摆率抗扰性。

    时间:2020-04-13 关键词: 功率级 电源转换 gan

  • Qorvo 新增GaN功率放大器

    Qorvo 新增GaN功率放大器

    什么是GaN功率放大器?它有什么作用?2019年6月20日 —— 移动应用、基础设施与国防应用中核心技术与 RF 解决方案的领先供应商 Qorvo®, Inc.(纳斯达克代码:QRVO)今日宣布,发布两款全新的氮化镓(GaN)功率放大器(PA)系列产品--- QPA2212和QPA1022,它们适合国际Ka频段的卫星通信应用与X频段的相控阵雷达应用。这些解决方案提供的功率、线性度和效率可达到行业最高水平,且体积更小,因此这两款器件既能提高系统性能,又能降低成本。 QPA2212适用于Ka频段应用,可使宽带多载波系统的线性度达到行业最高水平。该功率放大器在27-31Ghz频段内提供20瓦RF功率。此外,还有14瓦的 QPA2211D 和7瓦的 QPA2210D 选项。单个 MMIC PA 提供的线性功率越高,越有可能降低成本和提高性能。QPA2212D 现可提供裸片版,封装版将于2019年8月份推出。 QPA1022 适用于X频段相控阵应用,在8.5-11 Ghz范围内可提供出色的功率附加效率---4瓦RF功率条件下高达45%。相较于先前产品,效率提升8%,同时还能提供24 dB大信号增益。这些功能可以充分提高功率和降低热量,增强可靠性并降低拥有成本。对于相同的功率预算,设计人员如今可创建更高密度的阵列,扩大功率的适用范围。QPA1022现面向客户提供封装和裸片两种版本。 Qorvo国防和航空市场战略总监Dean White表示:“这些新放大器将扩大 Qorvo现有的庞大产品组合,为国防应用提供差异化的GaN产品。两款新品的高级功能和先进封装技术充分运用了我们30多年来在这个市场设计和提供RF解决方案的专业经验,同时也为28GHz 5G网络设计商业化提供了可行方案。” Qorvo提供业界最全、最具创意的GaN-on-SiC产品组合,帮助客户显著提升效率和工作带宽Qorvo产品具有高功率密度、小尺寸、增益出色、高可靠性和工艺成熟的特点,早在2000年就开始了批量生产。以上就是Qorvo 新增适合Ka频段和X频段应用的GaN功率放大器,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-01 关键词: 功率放大器 gan qorvo

  • SiC和GaN用于功率转换的前景分析

    SiC和GaN用于功率转换的前景分析

    相信很多人都听说过半导体,那么你知道碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)半导体在功率应用方面(特别是在电源市场中)比硅半导体具有优势。但是,使用这些宽带半导体(宽禁带)的设计人员面临着现实生活中的挑战。 尽管硅半导体将保持多年主流地位,但在某些应用中,客户可以利用宽禁带半导体的特性,包括改善的带隙(eV),击穿场(MV / cm),热导率(W / cm-K),电子迁移率(cm2 / Vs)和电子漂移速度(107 cm / s)。在不涉及半导体物理细节的情况下,可以说这些改进的参数使宽禁带半导体适合于高电压,高开关频率的应用,同时提高了功率密度和散热。 客户需要更小,更低温,更高效的产品。电源是一个充满活力的市场,宽禁带技术使设计人员能够实现这些改进的设计目标。 宽禁带半导体功率开关的主要优点包括高电流密度,更快的开关速度和更低的漏源导通电阻(RDS(on))。从终端客户的角度来看,这些设备性能的提高可带来重大的系统级收益。在现实生活中的应用中,客户可以实现高温操作,并降低整个系统的尺寸并减轻重量。但是设计人员需要了解,使用宽禁带技术进行设计需要在设计阶段进行一些额外的工作。 传统的硅半导体仅限于几百千赫兹的开关频率,而SiC和GaN都可扩展到兆赫兹的范围(图1)。增加的开关频率允许在设计中使用较小的磁性元件,但同时也带来了电磁干扰(EMI)的挑战。这只是设计师需要谨慎的一个例子。 更小,更低温,效率更高 增加开关频率是设计人员可用的最佳工具之一。虽然非常期望增加开关频率的优点,例如较低的损耗和减小的尺寸,但是存在风险。更快的开关速度会导致更高的开关瞬变。例如,在基于GaN电源开关的最新功率转换器设计中,开关时间比传统系统快约10至20倍。更快的开关速度(典型值为5 ns)和高电压轨(≥600V)导致瞬态电压增加(≥120kV / µs);因此,隔离式栅极驱动器的共模瞬变抗扰性(CMTI)发挥着关键作用。 用于信号完整性和闩锁抗扰性的行业标准结隔离和光耦合栅极驱动器CMTI值低于要求的水平。电容耦合和变压器耦合的栅极驱动器极大地提高了性能。最新的电容耦合解决方案规定CMTI的信号完整性高达200 kV / µs,闩锁抗扰度高达400 kV / µs,这使其最适合当今设计的高频系统。 真实世界的应用程序 让我们考虑一下SiC和GaN在某些实际应用中的优势。电动汽车(EV)车外充电是最有趣和增长最快的应用之一,其中包括快速充电器和充电站的市场。 SiC确实可以在此应用中增加价值。 工程师可能正在为各种客户群体(例如市政当局,企业和EV所有者)设计快速充电产品,并且每种产品的设计目标都略有不同。这并不是一个详尽的清单,但是一些最重要的目标是可靠性,小尺寸,轻巧和高效,同时将充电时间保持在30分钟或更短。 SiC器件可以帮助实现所有这些目标。 除了上述功率级之外,设计人员还必须选择合适的器件进行栅极驱动。适当的SiC栅极驱动器需要支持大功率MOSFET的快速开关时间以及较高的系统效率,并且需要在固有噪声环境中保持稳健。 实际上,这意味着栅极驱动器必须驱动高电流,并且必须具有低延迟和高抗扰性。精心的系统级设计将产生可靠,性能良好且紧凑的充电站。有人可能会认为,采用突破性技术的设计人员将需要在成本上做出妥协,但现实是,利用SiC的优势将降低充电站的整体成本。 至于GaN在现实应用中的扩展,无线充电是最热门的领域之一。随着无线充电成为手机越来越普遍的趋势,GaN使工业客户也可以利用该技术的优势。在高频下,GaN表现出比硅最明显的优势。硅用于较低功率的应用中,但是随着应用需求扩展到数十瓦甚至什至千瓦,效率变得越来越重要。更高的开关频率不仅可以提高效率,还可以提供其他优势,客户可以从中受益。以上就是SiC和GaN用于功率转换的前景的分析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-03-30 关键词: gan 功率转换 宽禁带

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