前言
随着百瓦充电器以及移动电源的普及，大功率设备也开始使用 USB Type-C 接口进行供电，组建了完整的生态，并且加快了 USB PD 的普及。但是对于高性能的计算设备来说，USB PD3.0 协议提供的 100W 功率不是很够用，最新推出的 USB PD3.1 协议扩展了 USB PD3.0 的输出范围，支持 28V、36V、48V 输出，最高功率达到 240W，可以满足大功率的设备供电。
在 PD 3.1 大功率电源设计里，半桥拓扑的应用愈发普遍。在半桥拓扑中使用分立氮化镓器件方案，不仅器件占板面积较大，而且会受到寄生电感等因素干扰，影响电源系统效率。于是越来越多的厂商着手推出半桥氮化镓合封芯片，将两颗半桥氮化镓器件和驱动器封装在一个芯片内部，简化半桥拓扑电源设计。下面充电头网为大家盘点一下各大功率器件厂商推出的半桥氮化镓合封芯片产品。
半桥氮化镓芯片
充电头网总结了九大厂商推出的多款半桥氮化镓芯片，并汇总如下表所示。
排名不分先后，按企业英文首字母排序。
GaNPower 量芯微
全波相电流半桥氮化镓IPM
量芯微准备推出一款具有0.1%精度、无热、正负电流检测、1200V的半桥氮化镓IPM。
该半桥氮化镓IPM集成60V~1200V半桥GaN，内集成0.1%精度、50nS响应、无热电流采样，发热量只有锰铜的万分之一，具有智能过流保护可保证电炉安全可靠，同时集成隔离半桥驱动、自举电路、隔离ADC、集成NTC。
此为半桥氮化镓IPM电路图。
该半桥氮化镓IPM采用PowerSSO-24/DIP25-DBC两种形式封装。
Infineon 英飞凌
英飞凌IGI60F1414A1L
英飞凌推出的半桥氮化镓集成功率级芯片 IGI60F1414A1L，适合低功率至中功率范围、小型轻量化的设计应用。外观为8x8 QFN-28封装型式，针对散热效能进行强化，可为系统提供极高的功率密度。此产品包含两个 140 mΩ / 600 V CoolGaN 增强型 （e-mode） HEMT 开关以及英飞凌 EiceDRIVER系列中的电气隔离专用高低侧栅极驱动器。
隔离栅极驱动器拥有两个数字 PWM 输入，让 IGI60F1414A1L 更易于控制。为了达到缩短开发时间、减少系统物料清单项目和降低总成本等目标，利用集成隔离功能、明确分隔数字和电源接地以及简化PCB配置等，皆是不可或缺的要素。
栅极驱动器采用英飞凌的单芯片无磁芯变压器（CT）技术，将输入与输出有效隔离。即便在电压上升或下降速率超过 150 V/ns 的超快速切换瞬时下，仍可确保高速特性和杰出的稳定性。
英飞凌 IGI60F1414A1L的切换特性可以简易地根据不同的应用借由一些栅极路径的被动元件诸如阻容器件实现。例如，此特性可使电流或电压速率优化，以降低电磁干扰（EMI）效应、稳态栅极电流调整和负栅极电压驱动，在硬切换开关应用中稳定运行。
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应用案例：
Innoscience 英诺赛科
英诺赛科ISG6102
ISG6102是一款耐压700V，导阻150mΩ的半桥氮化镓功率芯片，支持9-80V的输入电压而无需额外的低压差线性稳压器，能够维持6V栅极驱动电压，集成的智能栅极驱动器提供可编程的一级开启速度以控制转换速率，并延迟二级开启增强，从而实现高频率、高效率和低EMI性能。内部集成无损电流感应，具有可编程的开关启动斜率，支持零反向恢复电压，采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6103
ISG6103是一款耐压700V，导阻230mΩ的半桥氮化镓功率芯片，内置高压线性稳压器、智能栅极驱动器和无损电流检测电路，支持9-80V的输入电压而无需额外的低压差线性稳压器，能够维持6V栅极驱动电压。集成的智能栅极驱动器提供可编程的一级开启速度以控制转换速率，并延迟二级开启增强，从而实现高频、高效率和低EMI性能，采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6106QA
英诺赛科ISG6106是一款耐压700V，导阻100mΩ的半桥氮化镓功率芯片，内部集成了高压线性稳压器、智能棚极驱动器和无损电流检测电路，支持最高80V输入而无需额外的LDO需求，并可保持6.5V的栅极驱动电压。
ISG6106可耐受700V连续电压，800V的瞬时电压，静态电流仅有115μA，支持自动待机模式，支持零反向恢复电荷，高频操作可达2MHz，集成5V LDO用于供电数字隔离器，内置的智能栅极驱动器提供可编程开关以控制转换速率，采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6107QA
英诺赛科ISG6107是一款耐压700V，导阻150mΩ的半桥氮化镓功率芯片，内部集成了高压线性稳压器、智能棚极驱动器和无损电流检测电路，支持最高80V输入而无需额外的LDO需求，并可保持6.5V的栅极驱动电压。
ISG6107可耐受700V连续电压，800V的瞬时电压，静态电流仅有115μA，支持自动待机模式，支持零反向恢复电荷，高频操作可达2MHz，集成5V LDO用于供电数字隔离器，内置的智能栅极驱动器提供可编程开关以控制转换速率，采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6108QA
英诺赛科ISG6108是一款耐压700V，导阻230mΩ的半桥氮化镓功率芯片，内部集成了高压线性稳压器、智能棚极驱动器和无损电流检测电路，支持最高80V输入而无需额外的LDO需求，并可保持6.5V的栅极驱动电压。
ISG6108可耐受700V连续电压，800V的瞬时电压，静态电流仅有115μA，支持自动待机模式，支持零反向恢复电荷，高频操作可达2MHz，集成5V LDO用于供电数字隔离器，内置的智能栅极驱动器提供可编程开关以控制转换速率，采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6109QA
英诺赛科ISG6109是一款耐压700V，导阻320mΩ的半桥氮化镓功率芯片，内部集成了高压线性稳压器、智能棚极驱动器和无损电流检测电路，支持最高80V输入而无需额外的LDO需求，并可保持6.5V的栅极驱动电压。
ISG6109可耐受700V连续电压，800V的瞬时电压，静态电流仅有115μA，支持自动待机模式，支持零反向恢复电荷，高频操作可达2MHz，集成5V LDO用于供电数字隔离器，内置的智能栅极驱动器提供可编程开关以控制转换速率，采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG3201
英诺赛科 ISG3201 是一颗 100V 耐压的半桥氮化镓功率芯片，芯片内部封装两颗耐压 100V，导阻 3.2mΩ 的增强型氮化镓开关管以及 100V 半桥驱动器。内部集成的驱动器省去了外部钳位电路，能够显著降低关联的寄生参数。半桥氮化镓器件具备60A连续电流能力，无反向恢复电荷，并具有极低的导通电阻。
ISG3201 外围元件非常精简，芯片内部集成了驱动电阻、自举电容和供电滤波电容。英诺赛科在这款芯片上采用固化驱动形式，减少栅极和功率回路寄生电感，并简化功率路径设计。该芯片还具有独立的高侧和低侧 PWM 信号输入，并支持 TTL 电平驱动，可由专用控制器或通用 MCU 进行驱动控制。
通过显微拍摄可清晰看到 ISG3201 的焊盘依次为 SW，PGND 和 VIN，独特的焊盘设计缩小了功率路径的环路面积，同时增大了散热面积，有效降低器件运行时的温升。相比传统分立的驱动器+氮化镓解决方案，电路设计更加简化，PCB尺寸更小巧，可设计单面布板，寄生参数更小，系统性能更优。
在应用方面，英诺赛科 ISG3201 半桥氮化镓功率芯片适用于高频高功率密度降压转换器，半桥和全桥转换器，D类功放，LLC 转换器和功率模组应用，可用于 AI，服务器，通信，数据中心等应用场景。48V 工作电压也满足 USB PD 3.1 快充以及户外电源相关应用，通过集成的半桥器件，简化功率组件的开发设计。
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英诺赛科ISG3202LA
英诺赛科ISG3202是一颗100V耐压的半桥氮化镓功率芯片，芯片内部封装两颗耐压100V，导阻3.2mΩ的增强型氮化镓开关管、1颗100V半桥驱动器以及若干电容电阻，可极大地简化系统BOM，减少占板面积高达73%。
ISG3202经过优化功率回路设计，可支持高达5MHz开关频率，具有高效率和低EMI，内置智能自举开关保证高边/低边驱动电压一致，内置多种保护机制确保系统可靠性。同时ISG3202还内置了VCC/BST 电容，能够极大简化系统成本；并具备传输延迟更短（14ns），延迟匹配更好，VCC静态电流更低等优势。
JOULWATT 杰华特
杰华特JW1568K
JW1568K集成了一个门极驱动器和两个增强模式的GaN晶体管，采用半桥配置。集成的功率GaN器件具有220 mΩ的导通电阻（RDS(ON)）和650 V的漏极-源极击穿电压，而嵌入式门极驱动器的高侧可以轻松地由集成的bootstrap二极管供电。
JW1568K具有下部和上部驱动部分的欠压锁定保护，可防止功率开关在低效率或危险条件下运行。JW1568K提供6mm*8mm的QFN封装。高度集成化使其成为一种简单易用、元件数量少且高效的隔离电源传递应用解决方案。
Navitas 纳微
纳微NV624X
NV624X是一款采用了Navitas 纳微半导体最新GaNSense 技术的新一代半桥氮化镓功率芯片系列产品，相比于现有的分立式方案，纳微半桥功率芯片可实现 MHz 级的开关频率，将有效降低系统损耗和复杂度。
纳微 NV624X 系列目前已有 NV6245C、NV6247 两款产品，额定电压均为 650V，均采用工业标准、薄型、低电感的 6x8mm PQFN 封装。纳微 NV6245C 内置2颗 275mΩ GaN FETs 和对应驱动器，可用于 65W ACF 拓扑快充电源、100W AHB 拓扑快充电源等产品中。
纳微 NV6247 内置2颗 160mΩ GaN FETs 和对应驱动器，实现桥式电源拓扑在 MHz 频率下运行。不仅如此，芯片同时还完美适配图腾柱 PFC 以及三相电机驱动等应用场景。
纳微 NV624X 半桥氮化镓功率芯片为电子元件创建了一个易于使用的系统构建块。相较分立式方案，革命性的单片集成方案能有效减少 60% 的元件数量及布局结构，进而减少系统成本、尺寸、重量与复杂性。
纳微 NV624X 半桥氮化镓功率芯片集成的 GaNSense 技术实现了前所未有的自动保护，提升了系统可靠性和稳定性，并结合了无损电流感测，达到更高层级的效率和节能水平。
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novosns 纳芯微
纳芯微NSG65N15K
为进一步发挥GaN高频、高速的特性优势，纳芯微同时推出了集成化的Power Stage产品NSG65N15K，内部集成了半桥驱动器NSD2621和两颗耐压650V、导阻电阻150mΩ的GaN开关管，工作电流可达20A。NSG65N15K内部还集成了自举二极管，并且内置可调死区时间、欠压保护、过温保护功能，可以用于图腾柱PFC、ACF和LLC等半桥或全桥拓扑。
1. NSG65N15K用一颗器件取代驱动器和两颗开关管组成的半桥，有效减少元件数量和布板面积。NSG65N15K是9*9mm的QFN封装，相比传统分立方案的两颗5*6mm DFN封装的GaN开关管加上一颗4*4mm QFN封装的高压半桥驱动，加上外围元件，总布板面积可以减小40%以上，从而有效提高电源的功率密度。同时，NSG65N15K的走线更方便PCB布局，有利于实现简洁快速的方案设计。
传统分立方案引入寄生电感
2. NSG65N15K的合封设计有助于减小驱动和开关管之间的寄生电感，简化系统设计并提高可靠性。如上图所示，传统的分立器件方案，会引入由于PCB走线造成的栅极环路电感Lg_pcb和由于GaN内部打线造成的共源极电感Lcs。
其中，栅极环路电感Lg_pcb会在栅极电压开通或关断过程产生振铃，如果振铃超出GaN的栅源电压范围，容易造成栅极击穿；并且在上管开通过程中，高dv/dt产生的米勒电流会在下管的Lg_pcb上产生正向压降，有可能造成GaN的栅极电压大于开启电压，从而误导通。而共源极电感Lcs造成的影响，主要是会限制GaN电流的di/dt，增加额外的开关损耗；此外，在GaN开通过程电流增大，由于di/dt会在Lcs上产生正向压降，降低了GaN的实际栅极电压，增大了开通损耗。
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ST 意法半导体
ST意法半导体目前已推出至少5款MasterGaN半桥器件，MasterGaN器件内部集成了两颗 650V耐压的GaN开关管及驱动器，组成半桥器件，是一款先进的系统级功率封装，可输入逻辑电压信号轻松控制器件，支持零下40到125摄氏度工作温度范围。
意法MasterGaN1
ST意法半导体 MasterGaN1 内部集成半桥驱动器和两颗耐压650V，导阻150mΩ的高压GaN开关管，集成在9*9*1mm的QFN封装内，工作电流10A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护。驱动器内置自举二极管，内置互锁功能，且具有准确的内部定时匹配。
图为ST MasterGaN1的评估板，连接为半桥输出，左侧为驱动信号输入，右侧为半桥输出，左侧下方是一颗稳压器，为MasterGaN1提供稳压供电。
通过评估板图片可以看出，MasterGaN1器件将控制信号和功率走线分开，便于走线布局设计。
ST意法半导体 MasterGaN1 通过内部集成半桥驱动器和GaN开关管来减少元件数量，同时其走线方便布局设置，可实现灵活简洁快速的设计。
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应用案例：
意法MasterGaN2
ST意法半导体 MasterGaN2 内部集成了半桥驱动器和两颗耐压650V的高压GaN开关管组成非对称半桥，上管为225mΩ，下管为150mΩ，集成在9*9*1mm的QFN封装内，工作电流最高10A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护，可用于ACF拓扑。
MASTERGAN2为非对称设计的半桥结构，上管为225mΩ，下管为150mΩ，其余功能与MASTERGAN1一致，可用于ACF拓扑。
ST意法半导体 MasterGaN2 集成的驱动器内置自举二极管，内置互锁功能，且具有准确的内部定时匹配。
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意法MasterGaN3
MASTERGAN3是一款先进的功率系统封装集成，采用门极驱动器和两个增强模式GaN晶体管的非对称半桥配置。集成的功率GaN具有650 V的击穿电压，同时嵌入式门极驱动器的高侧可以通过集成的自举二极管轻松供电。
ST意法半导体 MasterGaN3 内部集成了半桥驱动器和两颗耐压650V的高压GaN开关管组成非对称半桥，上管为450mΩ，下管为225mΩ，集成在 9*9*1mm 的QFN封装内，工作电流最高6.5A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护。
MASTERGAN3在上下驱动部分都具有UVLO保护，防止电源开关在低效率或危险条件下工作，互锁功能可以避免交叉传导条件。MASTERGAN3的工作温度范围为-40°C至125°C，适用于工业环境，采用9x9 mm QFN封装。
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意法MasterGaN4
ST意法半导体 MasterGaN4 内部集成半桥驱动器和两颗耐压650V，导阻225mΩ的高压GaN开关管，集成在9*9*1mm的QFN封装内，工作电流6.5A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护。驱动器内置自举二极管，内置互锁功能，且具有准确的内部定时匹配。
MasterGaN4为对称半桥结构，内置两颗225mΩ导阻的高压GaN开关管。
ST意法半导体 MasterGaN4 通过内部集成半桥驱动器和GaN开关管来减少元件数量，同时其走线方便布局设置，可实现灵活简洁快速的设计。
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应用案例：
意法MasterGaN5
MASTERGAN5是一款先进的功率系统封装集成，采用门极驱动器和两个增强模式GaN功率晶体管的半桥配置。集成的功率GaNs具有650V的击穿电压，同时嵌入式门极驱动器的高侧可以通过集成的二极管轻松供电。
ST意法半导体 MasterGaN5 内部集成半桥驱动器和两颗耐压650V，导阻450mΩ的高压GaN开关管，集成在9*9*1mm的QFN封装内，工作电流4A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护。驱动器内置自举二极管，内置互锁功能，且具有准确的内部定时匹配。
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TI德州仪器
德州仪器LMG5200
LMG5200 集成了80V、10A驱动器和GaN半桥功率级，采用增强模式氮化镓(GaN)FET提供了一套集成功率级解决方案。该器件包含两个80V GaN FET，它们由采用半桥配置的同一高频GaNFET驱动器提供驱动。
GaN FET 在功率转换方面的优势显著，因为其反向恢复电荷几乎为零，输入电容CISS也非常小。所有器件均安装在一个完全无键合线的封装平台上，尽可能减少了封装寄生元件数。LMG5200器件采用6mm×8mm×2mm无铅封装，可轻松安装在PCB上。
该器件的输入与TTL逻辑兼容，无论VCC电压如何，都能够承受高达12V的输入电压。专有的自举电压钳位技术确保了增强模式GaNFET的栅极电压处于安全的工作范围内。
该器件配有用户友好型接口且更为出色，进一步提升了分立式GaNFET的优势。对于具有高频、高效操作及小尺寸要求的应用而言，该器件堪称理想的解决方案。与TPS53632G 控制器搭配使用时，LMG5200能够直接将48V电压转换为负载点电压(0.5-1.5V)。
德州仪器LMG2100R044
LMG2100R044是一款集成90V、100V脉冲、35A的半桥功率级，集成了栅极驱动器和增强型氮化镓（GaN）场效应管（FET）。该器件由两个100V GaN FET和一个高频90V GaN FET驱动器组成，配置为半桥结构。
GaN FET在功率转换方面具有显著优势，因为它们没有反向恢复且具有非常小的输入电容CISS和输出电容COSS。所有器件均安装在一个完全无键合线的平台上，极大地减少了封装寄生元素。LMG2100R044器件采用5.5mm × 4.5mm × 0.89mm的无铅封装，易于安装在PCB上。
与TTL逻辑兼容的输入可以支持3.3V和5V逻辑电平，而不受VCC电压的影响。专有的自举电压钳位技术确保增强型GaN FET的栅极电压在安全的操作范围内。
该器件通过提供更用户友好的接口，扩展了离散GaN FET的优势。它是需要高频率、高效率操作且占用空间小的应用的理想解决方案。
德州仪器LMG2610
LMG2610 是一款 650V GaN 功率 FET 半桥，适用于开关模式电源应用中 < 75W 的有源钳位反激式 (ACF) 转换器。LMG2610 通过在 9mm x 7mm QFN 封装中集成半桥功率 FET、栅极驱动器、自举二极管和高侧栅极驱动电平转换器，简化了设计、减少了元件数量并减小了布板空间。
非对称 GaN FET 电阻针对 ACF 工作条件进行了优化。可编程导通压摆率可提供 EMI 和振铃控制。与传统的电流检测电阻相比，低侧电流检测仿真可降低功耗，并允许将低侧散热焊盘连接到冷却 PCB 电源接地。
高侧栅极驱动信号电平转换器消除了外部解决方案中出现的噪声和突发模式功率耗散问题。智能开关 GaN 自举 FET 没有二极管正向压降，可避免高侧电源过充，并且反向恢复电荷为零。
LMG2610 具有低静态电流和快速启动时间，支持转换器轻负载效率要求和突发模式运行。保护特性包括 FET 导通互锁、欠压锁定 (UVLO)、逐周期电流限制和过热关断。
充电头网总结
氮化镓技术的出现，通过降低开关损耗和导通阻抗，提高效率，降低发热，大大减小了快充充电器的体积。而合封芯片的出现更是进一步提高集成度，将传统初级电路中两三颗芯片才能实现的功能，由一颗芯片完成，从而大大简化设计，越来越多的厂商也开始发力这一领域。
半桥电路作为升压或降压应用的重要基础，广泛应用在智能手机和笔记本充电器、电视、太阳能电池板、数据中心和电动汽车等场景中，而随着PD 3.1标准的落地，半桥拓扑在开关电源中的应用也将普及。
工程师在设计PD3.1电源产品时，相较于分立器件，使用半桥合封氮化镓器件不仅可以有效减小占板面积，同时合封器件也大大减小了寄生效应对效率的影响，提高电源产品的效率和可靠性。
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