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結合TI GaN FETs與C2000即時MCU 實現高效率的數位電源系統

  • 李佳玲/台北

伺服器與電信電源供應器便是可從使用GaN中獲益的市場範例。數位通訊基礎架構市場持續成長,部分預期機架式伺服器市場將在接下來五年內增為兩倍,超大規模資料中心則會以將近20%的年複合成長率成長。

快速成長也帶來不斷增加的效率、功率密度與瞬態回應要求。GaN FET大幅改善切換損耗與高功率密度,可幫助解決成長市場中因體積增加所帶來的技術挑戰。

本白皮書將探索含整合式驅動器的TI GaN FET與TI C2000即時MCU功能的獨特定位,以處理電力電子設計人員在開發現代電源轉換系統時所面臨的問題。

GaN為電力電子市場帶來革命

GaN技術雖已顯示許多潛在優點,但您可能對其實用性還存在一些合法疑慮。雖然一般人普遍認為GaN FET是新科技,但此技術其實已存在超過20年。成本、保護與可靠性都是影響GaN使用的原因,TI的GaN裝置系列特別針對這些問題加以處理。

成本

TI GaN FET採用矽基氮化鎵程序,並運用現有TI處理技術節點。我們不僅能夠避免使用碳化矽或藍寶石等昂貴的基板,更可運用我們多年在矽晶技術的專業。TI的開發、測試與封裝都在內部執行,目前讓GaN能夠具成本競爭力,之後成本更可進一步下降。

保護

TI的GaN技術提供豐富診斷與自我保護功能。GaN FET可自動偵測並處理過電流、短路、過低電壓與過熱情況。將這些情況同時通報給MCU可對控制演算 法進行修正,以避免再次發生。

可靠性

TI已為其GaN裝置紀錄超過4千萬裝置可靠時數, 此外10年壽命間的失效率<1。除了固有可靠性測試外,我們的GaN裝置暴露在最嚴苛的切換環境下,並完成5-GW小時的應用中壓力測試。

TI GaN裝置將FET驅動器與GaN FET整合在單一 封裝中,可解決成本、保護及可靠性問題。 透過快速切換,TI GaN FET 2.2-MHz整合式閘極驅動器可提供的功率密度為矽晶的兩倍,同時可實現99%效率。此技術可在AC/DC應用中提供最低損耗及最高效率。

此外,整合式高速保護及數位溫度通報功能可為電源供應單元(PSU)提供主動式電源管理與溫度監控。TI技術擁有這麼多獨特優點,也讓GaN的使用因此成真。欲進一步了解TI上述技術詳細,請至TI線上資源查詢了解。