切換損耗創(chuàng)新

顯而易見地，若想實(shí)現(xiàn)最佳裝置性能與 FoM，就必須投資半導(dǎo)體技術(shù)。其中包含能改善現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新，或是開發(fā)具較佳性能的新材質(zhì)，例如適合高電壓切換應(yīng)用的氮化鎵 (GaN) 技術(shù)。

圖 7 將使用德州儀器 (TI) 不同電源處理技術(shù)的 3.3-V 至 1.8-V 降壓轉(zhuǎn)換器做比較。TPS54319 使用 TI 先前的電源製程節(jié)點(diǎn)，TPS62088 則採(cǎi)用 TI 最新電源製程節(jié)點(diǎn)與較低 RQ FoM。如效率曲線所示，相較於 TPS54319 在 2 MHz 下進(jìn)行切換，TPS62088 可在 4 MHz 下切換，同時(shí)可維持幾乎相同的效率。此特性可將外部電感器尺寸降為一半。此外，由於 TI 新電源製程節(jié)點(diǎn)也可大幅降低 R_SP，因此整體封裝尺寸可從 4 mm² 縮減至 0.96 mm²。雖然從功率密度角度來看，此尺寸縮減非常具吸引力，但同時(shí)也在溫度上升方面帶來新挑戰(zhàn)，我們會(huì)在後面章節(jié)進(jìn)行說明。

TPS54319 採(cǎi)用 TI 之前的電源製程節(jié)點(diǎn)，並在 2 MHz 下進(jìn)行切換；TPS62088 則使用 TI 最新電源處理和經(jīng)過改良的切換 FoM，並在 4 MHz 下切換。

GaN 的零反向復(fù)原、低輸出電荷與高電壓轉(zhuǎn)換率獨(dú)特組合，可實(shí)現(xiàn)免橋接功率因數(shù)修正等全新圖騰柱拓?fù)洹４祟愅負(fù)淇蓪?shí)現(xiàn)矽 MOSFET 無(wú)法達(dá)到的高效率與功率密度。圖 8 將 600 V 下的 TI GaN 技術(shù)和幾個(gè)業(yè)界最佳碳化矽 (SiC) 與超接面矽晶裝置進(jìn)行比較。TI GaN 技術(shù)可提供顯著降低的損耗，從而實(shí)現(xiàn)更高的頻率。