YAMATAKE EST0240Z05WBX00 开关频率可以减小无源元件的尺寸

2025-07-11 | no responses | 132

在优化器内部，有一个硬开关电路，可以提供高达约1千瓦的功率级别。与数据中心的电源供应器一样，关键因素是保持尽可能小的尺寸。由于太阳能阵列安装可能在野外运行25年，因此鲁棒性和可靠性至关重要。使用英诺赛科100V氮化镓IC制造的优化器，与硅MOSFET解决方案相比，使设备的尺寸缩小了70%。器件在峰值效率为99.2%的情况下运行，并且系统成本降低了30%。

另一个100 V GaN功率IC的可再生能源应用是用于电池存储的双向逆变器。在太阳能系统中，任何未直接消耗的能源都会储存在电池中以供以后使用，这需要双向逆变器。

使用英诺赛恩100V氮化镓功率晶体管构建的用于太阳能/电池储能场景的同类最佳双向逆变器示例。

图3。使用Innoscience 100 V GaN功率晶体管构建的一流双向逆变器示例，用于太阳能/电池存储用例。图片由博多电力系统公司提供[PDF]

我们使用Innoscience的INN100EQ016A 100 V GaN功率晶体管（和其他HV GaN器件）构建的2 kW双向逆变器的AC-DC功率级的参考设计小至248 x 120 x 45 mm3，峰值效率为96.1%。

驱动马达
根据国际能源署的数据，“电动机驱动系统是最大的单一能源终端用途，占全球电力消耗的40%以上。”(https://www.iea.org/reports/walking-the-torque)NETZERO政策带来了增加电气化的压力，导致预计到2033年电动机市场规模将翻一番。然而，电动机的效率可能低得令人震惊，而且噪音很大。我们预计GaN器件将渗透到1.5kW以下的电机驱动应用中

赣方言几乎完美的波形减少了谐波失真，从而减少了电动机驱动中的噪声和自热。

图4。GaN近乎完美的波形减少了谐波失真，从而降低了电机驱动器中的噪声和自热。图片由博多电力系统公司提供[PDF]

GaN在这种应用中的关键区别在于其超快的开关速度和接近理想的方形波形。这支持较短的死区时间，并导致非常低的总谐波失真（图4）。由于更简单的过滤和更小的热管理系统（如散热器），客户在低噪音操作和低BOM成本方面体验到了这些优势。本文其他地方提出的GaN效率论点同样适用于电机驱动器。总体而言，GaN基电机驱动器更小、更冷、更安静、更便宜。

例如，已经生产了一个1000 W的电机驱动参考设计，用Innoscience的三个SolidGaN ISG3201半桥IC取代了六个MOSFET和三个控制器IC。该单元以98.2%的峰值效率（100 kHz）运行，与基于MOSFET的实现相比，纹波电流和总谐波失真分别降低了1.5倍和2.5倍。令人印象深刻的是，PCB的占地面积也减少了90%。

创新科技路线图和创新
Innoscience将于2025年初推出Gen3 100V技术。Gen3器件在各方面（Ron*A、QG、QGD、QOSS以及栅极和漏极漏电流）都处于领先地位，特别是QOSS和QGD将比Innoscience Gen2生产技术提高30%或更多。主要产品以LGA封装发布，以支持坚固性和可靠性，包括在非常厚的PCB板上。

应用创新的一个例子是使用我们领先的100 V Gen3产品INN100EA035A在PCB板上使用分立元件（而不是复杂模块）实现4 kW多相降压转换器。这是RON最大值=3.5 mΩ LGA 3.3 x 3.3封装的器件。这种降压转换器非常适合本文第一部分讨论的数据中心电源的48V至12V DC-DC转换。该设计使用64个GaN元件，提供4千瓦的多相功率，每相500瓦，峰值效率超过98%。