前言
2023（秋季）亚洲充电展于8月23-25日在深圳福田会展中心3号馆举办，其中8月25日（周五）同期举办2023亚洲储能大会，汇聚数百家知名企业参展。此次大会以打造一个技术交流平台为目的，互相交流储能技术和储能未来的发展趋势，为大家分享最新储能领域的技术和干货，其中珠海镓未来科技有限公司（下称：镓未来）受邀出席，带来了《氮化镓：从助力户外电源到助力家储和微型逆变器》为主题的演讲，对氮化镓功率器件从小功率消费类应用逐步推广到中大功率工业类高可靠性应用，提供了应用方向和成功案例。
担任本次演讲的是镓未来副总裁胡宗波博士，负责应用开发和市场推广工作。曾供职于Emerson网络能源和Power-One/ABB/bel power中国研发部，先后担任副总工程师和研发总监。带领团队采用GaN器件、先进拓扑以及全数字控制技术，打造了大功率高效率高功率密度AC-DC电源、双向AC-DC逆变器和双向DC-DC等技术平台，在户外电源、家储、电池化成、服务器电源、数据中心电源和通信电源领域取得了不错的市场表现。充分挖掘GaN器件的社会经济价值，深耕GaN在中大功率的应用有近20年的专业经验。
在本次大会上，胡宗波博士为大家带来了《氮化镓：从助力户外电源到助力家储和微型逆变器》为主题的演讲。
户外电源在户外旅行和应急备灾中备受欢迎，可以提供临时或紧急用电，非常适合徒步、野营、钓鱼、骑行、房车旅行等场景的应用。在遭受自然灾害或者突发情况时，基础设施往往会发生损坏和断电，救援工作和灾区重建需要一个可以用于应急照明、医疗设备供电、抢险机械供电等作业的电源，而户外电源可提供紧急供电。
以风冷为主的户外电源产品并不适合户外工作，因为户外工作时会有灰尘和水气，容易导致风扇失效；水气进入使户外电源内部绝缘等级降低，易造成电气故障。风扇噪音大的户外电源又不适合室内使用，所以风冷户外电源的推广应用受到较大局限。
所以，镓未来为了提升用户体验，延长户外电源的使用寿命和可靠性，针对防水防尘要求，满足市场对无风扇户外电源设计需求，推出了氮化镓4kW大功率无风扇双向逆变器技术平台。该双向逆变器使用4颗镓未来G1N65R050TB，采用CCM BTP PFC拓扑 + 全桥LLC软开关拓扑 + SR同步整流，交流侧支持180Vac~264Vac，直流侧为43.2Vdc~56Vdc，连续功率为4kW，PFC开关频率为60KHz，LLC谐振频率为100KHz，尺寸为290(L)x190(W)x69(H)，单位：mm。
氮化镓凭借卓越的开关特性，具有“零”反向恢复电荷Qrr，特别适用于CCM BTP PFC拓扑结构，元器件数量少，性价比非常高，既可以整流充电，也可以逆变放电。PFC电感、高频开关管、低频开关管分别为870uH、G1N65R050TB、CRJQ80N65F，电流传感器芯片为MCA1101-50-3，驱动器IC为NSi6602，电解电容为470uF/500V，数字信号处理器（DSP）采用的是TMS320F280025。
在逆变模式4kW输出时，50Vin和54Vin的转换效率高达95%以上，45Vin达到了94.66%的转换效率；在45Vin半载情况下，达到了96.19%的峰值转换率。除了超高的逆变效率，该技术平台可以输出两倍短时负载，比如8kW@200mS，满足Class B EMI要求，可以多机并联工作，可以支持不同的离网负载要求，包括LC负载、灯泡负载、空调负载、冲击性负载等。
据胡宗波博士介绍，户外电源技术差异化竞争主要来自于两个方面，一是差异化的电池技术，从采用磷酸铁锂电池，到采用半固态电池，虽然半固态电池成本较贵，但是其能量密度高、安全性好。二是差异化的双向逆变器技术，即高效率高功率密度GaN双向逆变器技术，既可以节省充电电费，还可以延长逆变使用时间，同时可以实现高防护等级，提升用户的使用体验。
户外电源面临激烈竞争，细分市场对新刺激点的要求更高，新差异化策略打法难度加大。同时，户外电源使用频率低，换机周期长。厂商只有通过不断更新迭代技术和发布新品来刺激市场的持续增长。
镓未来长期耕耘GaN双向逆变器在户外电源的应用，打造了诸多成功案例。Yole Group旗下的GaN功率器件市场与技术报告《Power GaN 2023: Market and Technology Report》专门应用镓未来GaN双向逆变器拓扑结构，以及系列BESS成功案例。随着GaN器件的价格逐步降低，可靠性持续提升，预计在未来几年内，GaN在高端BESS产品将稳步渗透。
GaN双向逆变器技术可以推广到家储应用。在家用储能GaN双向DC-DC中，基于GaN的全谐振软开关双全桥LLC拓扑，高压侧采用GaN FET替代Si MOSFET，可以从根本上解决体二极管反向恢复Qrr和Coss参与谐振网络谐振的影响，避免了闭环控制系统的不稳定性，提升了转换效率，也增加了电压调节范围，可以匹配不同种类和容量的电池。
镓未来的400BDC48-5000M GaN based家储方案，使用谐振频率为120KHz的高效GaN全桥LLC谐振变换器，包含4颗G1N65R035TQ，高压侧电压为350Vdc~450Vdc，低压侧电压为42Vdc~58Vdc，连续功率为5kW，峰值效率达到98.5%，尺寸为262(L)x165(W)x52.5(H)，单位：mm。
微逆的功率逐年增加，从几百瓦到几千瓦，拓扑也从（交错）Flyback拓扑演变为隔离升压+逆变拓扑，大功率微逆拓扑和控制模式与双向逆变器的逆变模式一致，DC-AC逆变快管采用GaN，可以提高工作频率，实现高功率密度，减小重量和体积，并提升系统的可靠性。
GaN的产业化开始于在PD快充的广泛应用，普通消费者认为GaN只适用于小功率消费类市场，但实际上GaN早在2016年就开始在96%钛金高效率服务器电源批量使用了，也在高端PC电源和算力电源大批量使用。镓未来引导了GaN在户外电源双向逆变器的应用。可以预见，在接下来的几年中，GaN必将在中大功率工业类中得到推广使用。镓未来的工程师们对于更高功率、更高效率、更高功率密度、更小体积的追求从未停止，一起GaN，加油GaN！
镓未来是行业领先的高压GaN高新技术企业，致力于GaN技术开发和产业化。镓未来GaN产品路线图包括工业类/消费类和电动汽车两大类产品线。产品形态上，镓未来提供PQFN、DFN、TOLL、TOLT、TO-252、TO-253等贴片封装，以及TO-220、TO-247-3L、TO-247-4L等插件封装。器件耐压主要是650V/700V，以及900V，内阻最低是15mR，最大990mR。所有650V/700V器件能够做到最高800V的峰值耐压，900V的器件可支持1500V峰值耐压。
镓未来，未来家。氮化镓的应用领域在飞速扩展，从传统的消费电子产品到储能、通信、光伏、电动汽车等新基建和新能源，覆盖生活的方方面面。镓未来中大功率GaN器件研发和市场应用将围绕光伏和电池展开。以光伏为例，镓未来在微型逆变器和MPPT方面积极布局；在电池方面，围绕户外储能、家储和工商储能，采用GaN打造的高效率双向电源解决方案，有效管理和利用电池。镓未来愿意携手同行，为实现双碳目标贡献“镓”的力量。
充电头网总结
氮化镓因其优良的开关特性，成为了现在厂商打造高效率、高功率密度电源产品的首选，从小功率电源产品开始应用到中大功率电源产品中不断推广使用，从消费市场延伸到了新能源汽车、工业、通信基站、数据中心等市场。
镓未来的氮化镓产品拥有丰富的产品线，成功将氮化镓推广应用到家庭储能和微型逆变器之中。采用氮化镓功率器件设计的产品可以获得更小的体积和重量，让携带和存放更加方便，能够有效节省能源的使用和提高产品的稳定性，镓未来的氮化镓产品可以用帮助厂商用较低的成本设计出绿色高性能的电源产品。
镓未来 - 氮化镓成就绿色能源未来！
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