前言
由宽禁带半导体材料GaN形成的异质结器件具有低寄生电容和零反向恢复的优点,可推动系向高频小型化发展,在电能转换中具有无可比拟的优势。随着AI、大数据等产业的火热发展,搭载GaN功率器件的功率变换系统在提供更高转换效率的同时,还可以大幅提升系统的功率密度,降低系统成本。
目前氮化镓功率器件在消费类市场已经有一个不错的渗透率,但是在大功率场景下仍存在一些系统可靠性风险亟待解决。在大电流转换过程中,GaN驱动回路中存在的寄生电感会导致栅极驱动电压出现严重的“振铃”现象,进而导致器件误开通,影响系统可靠性。针对以上问题,近日,云镓半导体推出全系列氮化镓驱动解决方案,彻底解决GaN器件的驱动回路可靠性问题。
集成驱动方案,助力可靠电源设计
由云镓半导体自主研发的GaN功率IC,内置驱动解决方案,产品系列CGC0210x 可覆盖70-800mΩ 规格,最大工作频率可达到2 MHz,适合Flyback,Boost-PFC,Totem-pole PFC和LLC等电路拓扑,可用于20~2000W的消费及工业类电源,应用场景可以覆盖适配器、TV电源、LED驱动等消费类以及服务器电源等工业类应用。
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该产品的主要特点如下:
- 宽供电电压范围VCC
目前商用的增强型GaN器件多采用pGaN栅技术,考虑长期可靠性,其驱动电压需限定在5-7V之间。为使驱动器的输出驱动电平不受供电电压影响,CGC0210x产品内部集成线性稳压器,其供电电压VCC最高可达18V,内置的稳压电路可提供稳定的6V末级供电,确保GaN器件的栅极能稳定接受幅值6V的驱动信号,大大简化了供电电路的设计。
- 宽PWM输入幅度
CGC0210x系列产品输入PWM信号幅值最高可达到18V,可以完全兼容传统的硅基功率器件的控制器,为电源工程师提供了极大的便捷。
- 独立的SGND与PGND设计
CGC0210x系列产品采用独立的SGND和PGND设计,通过将PGND和SGND分开来实现输出和输入之间的电流隔离,提升系统可靠度。
- 灵活可调dv/dt
CGC0210x系列产品通过外部管脚可以灵活调整器件的turn-on slew rate,给电源工程师足够多的EMI调整空间。
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- 超小寄生回路
CGC0210x系列产品采用DFN6*8封装,内部集成了GaN功率器件和栅极驱动器,大大缩短了驱动回路,使得产品具有更高的应用可靠性。同时大面积的底部散热焊盘设计,更有利于在板散热。
CGC02101规格书首页如下,详情以及该系列同族产品,可在云镓官网获取。
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半桥驱动方案,赋能多种应用场景
近日,云镓半导体推出了首款自主研发的GaN半桥驱动芯片CGC0200X系列,该系列产品内部集成了半桥驱动器和两颗650V GaN功率开关,是一款先进的系统级功率封装GaN IC,能支持-40℃~125℃工业工作环境。此外云镓还提供了一整套半桥驱动解决方案,系列产品CGC0200x赋能更多应用场景。该款产品可以用于Totem-pole PFC、LLC、AHB、HFB和ACF等电路拓扑,应用场景可以覆盖中大功率适配器、吹风机、两轮电动车充电等消费类产品以及服务器电源、微型逆变器等工业级应用。
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产品特点
- 内置半桥驱动器及两颗650V GaN器件;
- QFN 9x9 封装,超小寄生回路;
- 零反向恢复损耗;
- 宽供电电压范围(10V ~ 18V);
- 可编程死区时间(20ns ~ 100ns);
- 高低侧皆搭配UVLO保护功能;
- -40℃~125℃温度工作范围;
- 简单灵活的设计。
在板调试
基于该半桥合封产品,云镓搭建了一套多脉冲硬开关测试环境,如下所示为450V/6A开关下的关键节点波形。目前该产品已经完成实验室各类板级测试和可靠性评估,欢迎感兴趣的电源从业人员联系云镓半导体。
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CGC02001规格书首页如下,详情以及该系列同族产品,可在云镓官网获取。
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合封方案开发样机
基于云镓自研的驱动合封类产品(单边&半桥驱动合封),云镓展示了一款140W AHB适配器样机。该样机PFC部分采用Boost-PFC电路,使用一颗单边驱动合封产品,AHB部分采用一颗半桥合封产品(上下管导通内阻为190mΩ),可以提供更宽的电压输出范围。
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该展示样机主要特点如下:
- PFC采用云镓集成驱动的GaN芯片,驱动更安全;
- AHB采用云镓半桥驱动合封的GaN芯片,设计更简洁;
- 精简BOM和缩小占板面积,系统成本更低;
- 峰值效率94%;
- 功率密度最高可达1.79W/cc。
关于云镓
杭州云镓半导体科技有限公司(CloudSemi)成立于2021年,是一家专业从事氮化镓功率器件及解决方案的设计公司。核心团队具有多年功率器件量产经验,具备工艺开发、器件定制、IC设计、封装测试、可靠性和系统应用等全建制能力,可以提供定制化设计和全套解决方案服务,帮助客户实现系统竞争力。
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目前,产品线已陆续发布多款消费类及工业类产品,其产品类型覆盖了100~900V电压平台,以及分立元件(30~800mΩ)、控制器合封(QR-flyback)、驱动合封(单边&半桥)和全集成GaN IC等多种产品形态,依托于自建的全套软硬件测试验证平台,确保了量产品质及新产品的快速迭代。
云镓半导体现有三个研发及办事机构:
- 上海研发中心:上海市浦东新区源深路355号源深金融大厦A座1903室
- 杭州实验室:杭州市西湖区留下街道西溪路698号15号楼211室
- 深圳办事处:深圳市南山区桃源街道平山社区留仙大道4093号南风楼B座512室
更多产品信息可访问云镓官网www.cloudsemi.net获取。
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