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面向數(shù)據(jù)中心、光伏和車載市場,TI推出100V 集成GaN功率級

原創(chuàng)
2024/03/14
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低EMI、高功率密度、低IQ、低噪聲和高精度、以及隔離正在成為電源設計的主流趨勢,其中以工業(yè)和車載為主的市場,對電源產(chǎn)品功率密度的要求更是越來越高。

數(shù)據(jù)中心為例,AI智算中心的電源提出了更高的要求,不管是GPU還是CPU電源,功率等級都在不斷提升,同時整個數(shù)據(jù)中心的體積并沒有發(fā)生變化,因此只有提升功率密度這一條路了。換言之,這些設計會對功率器件尺寸、功率和散熱提出很高的要求因此,整個電源的功率器件,包括輔源都需要針對高功率密度做新的設計。

除了數(shù)據(jù)中心外,我們再來看太陽能工業(yè)電源,尤其是光伏微型逆變器。為了優(yōu)化整個太陽能板的輸出效率,通常會在它的背面裝一些 MPPT 優(yōu)化器(最大功率點追蹤),MPPT 是電源轉換的一個裝置,幫助用戶最大化利用太陽能板的能量。考慮到安裝體積和有限的邊緣尺寸,MPPT 對功率密度的要求也非常高。此外,這種優(yōu)化器運行在環(huán)境溫度變化較大的場合,所以系統(tǒng)對效率的要求也非常高。

圖 | TI推出的100V 集成GaN功率級可將 PCB尺寸減小 40% 以上

面相這些典型應用場景,TI推出了全新的100V 集成氮化鎵 (GaN) 功率級LMG2100R044 和 LMG3100R017,均采用QFN封裝。其中LMG2100R044采用半橋設計,而LMG3100R017則是采用單管 GaN 加上驅動的集成。這兩款產(chǎn)品針對常用拓撲進行了優(yōu)化,包括降壓轉換器升壓轉換器、降壓/升壓轉換器、LLC轉換器、PSFB、BLDC電機驅動器和D類音頻,TI希望通過這兩種模式去滿足不同的應用場合。

德州儀器氮化鎵產(chǎn)品業(yè)務負責人楊斐博士表示:“以微型逆變器為例,得益于 GaN 技術的較高開關頻率,設計人員可以將中壓應用的電源解決方案尺寸縮小 40% 以上,并實現(xiàn)卓越的功率密度(高于 1.5kW/in3)。與硅基解決方案相比,該全新產(chǎn)品系列還將開關功耗降低了 50%,并且在給定較低輸出電容和較低柵極驅動損耗的情況下實現(xiàn) 98% 或更高的系統(tǒng)效率。例如,在光伏逆變器系統(tǒng)中,較高的密度和效率使得同一塊太陽能電池板能夠存儲和生成更多電能,同時可縮小整個微型逆變器系統(tǒng)的尺寸。”

圖 | 微型逆變器系統(tǒng)圖,來源:德州儀器

此外,他強調:“提升功率密度的同時還是要考慮系統(tǒng)散熱,芯片體積越來越小,但是流過它們的功率越來越大,芯片散熱也成為了一個挑戰(zhàn)。保障 100V GaN 產(chǎn)品系列熱性能的關鍵要素是德州儀器的熱增強雙面冷卻封裝。借助該技術,這款器件可以比同類集成式 GaN 器件更高效地從兩面散熱,并提供優(yōu)化的熱阻?!?/p>

據(jù)悉, LMG2100R044和LMG3100R017這兩款100V GaN 功率級已量產(chǎn),同時TI為其提供了豐富的參考設計,覆蓋微逆系統(tǒng)、數(shù)字中心設計和車載 48V 轉 12V 等應用。

 

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器件型號 數(shù)量 器件廠商 器件描述 數(shù)據(jù)手冊 ECAD模型 風險等級 參考價格 更多信息
742792096 1 Wurth Elektronik Ferrite Chip, 1 Function(s), 1A, ROHS COMPLIANT, EIA STD PACKAGE SIZE 0805, SMD, 2 PIN

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德州儀器 (TI) 設計和制造模擬、數(shù)字信號處理和 DLP 芯片技術,幫助客戶開發(fā)相關產(chǎn)品。從連接更多人的經(jīng)濟實惠的手機到支持遠程學習的教室投影儀到可信度、靈活度和自由度更高的修復器械 - TI 技術均采用了新的理念,產(chǎn)生了更好的解決方案。

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