GaN：突破功率密度和效率界限
設計功耗更低、尺寸更小、更快更炫酷的系統
什么是氮化鎵 (GaN)？
氮化鎵 (GaN) 是一款寬帶隙半導體，與傳統的硅金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 和絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 相比，它可以實現更高的功率密度和效率。GaN 能夠比純硅解決方案更有效地進行電量處理，將功率轉換器的功率損耗降低 80%，并更大限度地減少對添加冷卻器件的需求。通過將更多的電量存儲在更小的空間內，GaN 可以讓您設計更小更輕的系統。?
我們 GaN 技術的優勢
開關速度更快、效率更高
我們具有集成驅動器的 GaN FET 可實現 150V/ns 的開關速度。這些開關速度與低電感封裝相結合，可降低損耗、提供干凈的開關功能并更大限度地減少振鈴。
系統尺寸更小、功率密度更高
我們的 GaN 器件具有更快的開關速度，可幫助您實現超過 500kHz 的更高開關頻率，從而將磁性元件尺寸縮減高達 60%、減小系統尺寸并降低系統成本。
專為可靠性而構建
我們的 GaN 器件采用專有的硅基 GaN 工藝且已經過超過 8,000 萬小時的可靠性測試，并結合了保護功能，旨在確保高電壓系統的安全。
專用設計工具和資源
借助我們的 GaN 設計資源縮短產品面市時間，這些資源包括功率損耗計算器、用于電路仿真的 PLECS 模型以及用于在更大系統中進行測試和運行的評估板。
了解特色應用
采用 TI GaN 技術可達到 80 Plus? 鈦金標準，實現 96.5% 的總能效以及超過 100W/in^3 的功率密度
使用我們的 GaN 器件設計支持存儲、云應用、中央計算能力和更多功能的電信和服務器系統。我們的設計能夠達到 80? Plus 鈦金標準，并實現 99% 以上的功率因數校正 (PFC) 效率，可以幫助滿足您對能效的設計要求。
優點
- GaN 在圖騰柱無橋 PFC 拓撲中可實現 >99% 的效率
- 在隔離式直流/直流轉換器中實現 >500kHz 的開關頻率，從而縮小磁性元件尺寸
- 集成的柵極驅動器可減少寄生損耗并使系統級設計更簡單
特色資源
- PMP20873 – 效率高達 99% 且基于 GaN 的 1kW CCM 圖騰柱功率因數校正 (PFC) 轉換器參考設計
- TIDA-010062 – 1kW、80+ titanium、GaN CCM 圖騰柱無橋 PFC 和半橋 LLC（具有 LFU）參考設計
- LMG3422R030 – 具有集成驅動器、保護和溫度報告功能的 600V 30m? GaN FET
- LMG3422R050 – 具有集成驅動器、保護和溫度報告功能的 600V 50m? GaN FET
- LMG3411R150 – 具有集成驅動器和逐周期過流保護功能的 600V 150mΩ GaN
- 提高 GaN 器件功率轉換效率的設計注意事項 – 白皮書
- 使用 GaN 設計效率高達 99% 的圖騰柱 PFC – 視頻系列
借助我們的 GaN 技術，可在雙向交流/直流功率轉換系統中實現超過 1.2kW/L 的功率密度
使用我們的 GaN 器件開發由太陽能和風能供電的系統，該器件能夠幫助您設計更小、更高效的交流/直流逆變器和整流器以及直流/直流逆變器。借助支持 GaN 技術的雙向直流/直流轉換，將儲能系統集成到光伏逆變器中來減少對電網能源的依賴。
優勢
- 比現有交流/直流和直流/直流轉換器的功率密度高 3 倍 (>1.2kW/L) 且重量更輕。
- 與 SiC FET 相比，GaN 的 140kHz 快速開關屬性將功率密度提高了 20%
- 由于采用較低成本的磁性元件，具有和 2 級 SiC 拓撲相同的系統成本
特色資源
- TIDA-010210 – 基于 GaN 的 11kW 雙向三相 ANPC 參考設計
- LMG3422R030 – 具有集成驅動器、保護和溫度報告功能的 600V 30m? GaN FET
- LMG3522R030-Q1 – 具有集成驅動器、保護和溫度報告功能的汽車類 650V 30m? GaN FET
- LMG3422R050 – 具有集成驅動器、保護和溫度報告功能的 600V 50m? GaN FET
- 針對太陽能串式逆變器和儲能系統的電源拓撲注意事項 (Rev. A) – 應用手冊
- 用于電動汽車充電站和儲能型逆變器應用電源設計的 GaN – 視頻系列
開發可減小尺寸并實現 95% 以上系統效率的交流/直流解決方案，從而簡化熱設計
我們的集成式低功耗 GaN 器件可為消費者日常使用的應用（例如手機和筆記本電腦適配器、電視電源單元和 USB 壁式插座）帶來功率密度和效率優勢。?
優勢：
- 系統效率 >95%
- 將消費類交流/直流解決方案尺寸最多減小 50%
- 集成電流檢測功能可提高效率并減小印刷電路板尺寸
特色資源
- TIDA-050074 – 基于 GaN 的 140W USB PD3.1 USB-C? 適配器參考設計
- TIDA-050072 – 基于 GaN 的 65W USB PD3.0 USB-C 適配器參考設計
- PMP22244 – 具有 GaN 參考設計的 60W USB Type-C? 高密度有源鉗位反激式控制器
采用 TI GaN 技術在電動汽車中實現高功率密度
混合動力汽車和電動汽車的新一代車載充電器 (OBC) 及直流/直流降壓轉換器將使用 GaN 功率器件，用于提高開關頻率并縮小磁性元件尺寸。與基于硅和 SiC 的 OBC 相比，這種更高的開關頻率和更小的尺寸可提高功率密度。
優點
- 3.8kW/L 的功率密度表示在同一容量下的功率比 SiC 大
- >500kHz 的 CLLLC 開關頻率和 120kHz 的 PFC 開關頻率
- 96.5% 的組合系統級效率
- 集成柵極驅動器簡化了系統級設計
特色資源
- LMG3522R030-Q1 – 具有集成驅動器、保護和溫度報告功能的汽車類 650V 30m? GaN FET
- POWERSTAGE-DESIGNER – 適用于常用開關模式電源的 Power Stage Designer? 軟件工具
客戶成功案例
了解我們的客戶對 TI GaN 技術的看法，以及該技術如何幫助客戶實現更小型、更可靠、更高效的高電壓設計。
Chicony Power
"GaN 使電源設計發生了革命性的變化。它的高頻開關特性和較低的導通阻抗是提升電源產品效率和減小其尺寸的決定性因素，可顯著減少電源產品使用的能耗和物料，并為 Chicony Power 的綠色設計理念帶來新的機遇。"
- Yang Wang |?Chicony Power，研發副總裁
LITEON
"在開發新一代高端服務器電源的過程中，LITEON 借助出色的研發團隊和先進的材料技術來應對這一挑戰。LITEON 通過利用 TI 的 GaN 解決方案，在業內率先滿足了數據中心的節能要求。"
- Todd Lee |?LITEON Technology，云基礎設施平臺和解決方案部研發高級總監
Delta
"GaN 的應用融合了 Delta Electronics?在高效電力電子裝置領域的核心專業知識，用于更大限度地提高功率密度，同時不會降低效率性能。歸根結底，GaN 技術打開了通往新產品世界的大門，而這在此之前是不可能的。"
- Kai Dong | Delta Electronics，定制設計業務部研發經理
探索特色產品
特色產品類別
使用 GaN 功率級進行設計
我們具有集成驅動器和保護功能的 GaN FET 產品系列可幫助您實現高功率密度和整個生命周期內的可靠性，以及比同類競爭解決方案更低的系統成本。
使用集成 GaN 反激式轉換器進行設計
與同類競爭解決方案相比，我們具有集成 GaN 場效應晶體管 (FET) 的反激式轉換器產品系列可實現簡化的設計、更小的尺寸和更低的系統成本。
繼續您的高電壓設計
設計高效的高電壓電源轉換系統只是在高電壓應用設計中面臨的眾多挑戰之一。請訪問我們的高電壓技術頁面，詳細了解我們的電源轉換、電流和電壓檢測、隔離和實時控制技術，并了解在您的下一個高電壓設計中選擇 TI 的好處。