瑞薩發表650V雙向GaN開關 適用太陽能逆變器、AI資料中心

瑞薩發表首款650V雙向GaN開關，適用於太陽能逆變器、AI資料中心等應用。瑞薩

全球領先半導體解決方案供應商瑞薩電子2026年3月23日發布業界首款採用耗盡型（d-mode）GaN技術的雙向開關TP65B110HRU。此開關元件可在單一裝置中可阻斷正負電流，並整合了直流阻斷功能。

TP65B110HRU是一款高壓開關，目標應用領域包括單級太陽能微型逆變器、人工智慧資料中心和電動車充電器。可顯著簡化電源轉換器的設計， 並以單一低損耗、快速開關、易於驅動的裝置取代了傳統的背靠背FET開關。

單級拓樸結構提升效率減少元件數量

目前的高功率轉換設計採用單向矽或碳化矽（SiC）開關，這些開關在關斷狀態下僅阻斷一個方向的電流。因此，功率轉換必須分多級進行，並使用多個開關橋電路。例如，典型的太陽能微型逆變器使用四開關全橋電路，進行第一級DC to DC的轉換，然後透過第二級產生最終的交流輸出並連接到電網。儘管電子產業正朝著更有效率的單級轉換器發展，但工程師仍必須克服開關固有的限制。目前許多單級設計採用背對背的傳統單向開關，導致開關數量增加四倍，效率降低。

雙向氮化鎵徹底改變了這個格局。透過在單一氮化鎵產品上整合雙向阻斷功能，即可在單級電路中實現功率轉換，且所需的開關元件數量更少。例如，典型的太陽能微型逆變器僅需兩個瑞薩的SuperGaN高壓雙向元件，從而省去了中間的直流鏈電容器，並將開關元件數量減少了一半。

此外，氮化鎵產品具有開關速度快、儲存電荷低的優點，可實現更高的開關頻率和高的功率密度。在實際的單級太陽能微型逆變器應用中，這種新型氮化鎵架構無需背對背連接和低速矽開關，即可實現超過97.5%的轉換效率。

具強勁效能和可靠性並相容於矽驅動器

瑞薩成熟可靠的650V SuperGaN裝置基於獨有的常閉型技術，驅動簡單且高度可靠。 TP65B110HRU將高壓雙向d-mode GaN晶片與兩個低壓矽MOSFET封裝在一起，具有高閾值電壓（Vth=3V）、高閘耐壓裕量（±20V）和內建體二極管（body diodes），可實現高效反向導通。與增強型（e-mode）雙向GaN元件相比，瑞薩的雙向GaN開關無需負閘極偏壓且相容於標準閘極驅動器。

這意味著更簡單、成本更低的閘極迴路設計，以及在軟開關和硬開關操作下快速穩定的開關且不會損耗效能。需要硬開關的功率轉換拓撲，例如維也納式（Vienna-style）整流器，可受益於其>100 V/ns的高dv/dt能力，在開關轉換期間最大限度地減低振鈴並縮短延遲。瑞薩的GaN元件可實現真正的雙向開關，具有高穩健性、高效能和易用性。

Rohan Samsi, Vice President, GaN Business Division at Renesas表示：「將我們的SuperGaN技術擴展到雙向GaN平台，標誌著電源轉換設計規範的重大轉變。客戶現在可以用更少的開關元件實現更高的效率，縮小PCB面積，並降低系統成本。同時，亦可利用瑞薩在閘極驅動器、控制器和電源管理進行系統級整合以加速開發。」

TP65B110HRU具備±650V連續峰值交流與直流額定電壓，並可承受±800V瞬態電壓，同時提供2kV人體模型靜電放電防護等級（HBM與CDM）。其典型導通電阻（R_SS,ON）為110mΩ（@25℃），閘極臨界電壓（Vgs(th)）約為3V，且無需負電壓驅動，並支援±20V的Vgs耐壓。此外，元件具備超過100 V/ns的dv/dt抗擾能力，續流二極體壓降為1.8V（VSS，FW），並採用TOLT頂部冷卻封裝與業界標準腳位設計。