兩年多前,，德州儀器宣布推出首款600V氮化鎵（GaN）功率器件,。該器件不僅為工程師提供了功率密度和效率，且易于設(shè)計(jì),，帶集成柵極驅(qū)動(dòng)和穩(wěn)健的器件保護(hù),。從那時(shí)起,，我們就致力于利用這項(xiàng)尖端技術(shù)將功率級(jí)盡可能提高（和降低）,。
氮化鎵在任何功率級(jí)別都很關(guān)鍵,。工程師正努力提高切換速度、效率和可靠性,，同時(shí)減小尺寸,、重量和元件數(shù)量。從歷來經(jīng)驗(yàn)來看,，您必須至少對(duì)其中的部分因素進(jìn)行權(quán)衡,，但德州儀器正通過所有這些優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),，同時(shí)通過在一個(gè)封裝中進(jìn)行復(fù)雜集成來節(jié)省系統(tǒng)級(jí)成本,，并減少電路板元件數(shù)量,。從將PC適配器的尺寸減半，到為并網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)建高效,、緊湊的10 kW轉(zhuǎn)換,，德州儀器為您的設(shè)計(jì)提供了氮化鎵解決方案。LMG3410和LMG3411系列產(chǎn)品的額定電壓為600 V,，提供從低功率適配器到超過2 kW設(shè)計(jì)的各類解決方案,。
通過導(dǎo)通電阻選擇器件
內(nèi)部氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）的額定值為RDS(on) - 漏極-源極或?qū)娮琛湓诠β兽D(zhuǎn)換器的開關(guān)和傳導(dǎo)損耗中起著重要作用。這些損失會(huì)影響系統(tǒng)級(jí)效率及散熱和冷卻方法,。因此,，通常來講，RDS(on)額定值越低,，可實(shí)現(xiàn)的功率水平越高,，同時(shí)仍保持高效率。但是更高的RDS(on)可能更合適一些應(yīng)用或拓?fù)?，如圖1所示,。
圖 1：采用典型電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的70和50mΩ氮化鎵器件
過流保護(hù)
集成的過流保護(hù)不僅簡(jiǎn)化了用戶的布局和設(shè)計(jì)，且在短路或其他故障情況下,，高速檢測(cè)實(shí)際上對(duì)于器件保護(hù)非常必要,。德州儀器的氮化鎵器件產(chǎn)品組合具有<100-ns的電流響應(yīng)時(shí)間，可通過安全關(guān)斷器件并允許其復(fù)位來自我防止意外擊穿事件,。這可保護(hù)器件和系統(tǒng)免受從故障管腳讀出的故障條件的影響,，如圖2所示。
圖 2：LMG3410/LMG3411系列產(chǎn)品的內(nèi)部器件結(jié)構(gòu),，包括FET,、內(nèi)部柵極驅(qū)動(dòng)、壓擺率控制和保護(hù)功能
德州儀器的默認(rèn)過流保護(hù)方法被歸類為“電流鎖存”保護(hù),；這意味著,，若在器件中檢測(cè)到任何過流故障，F(xiàn)ET將安全關(guān)斷,，并在故障復(fù)位前保持關(guān)斷狀態(tài),。在我們的70mΩ器件中，故障在36 A觸發(fā),；對(duì)于50mΩ器件,，故障觸發(fā)器擴(kuò)展到61 A.
基于不同的應(yīng)用，一些工程師可能更愿意在合理的瞬態(tài)條件下運(yùn)行,，為此我們提供逐周期過流保護(hù),。通過逐周期保護(hù)，在發(fā)生過流故障時(shí)，F(xiàn)ET將安全關(guān)斷,，且輸出故障信號(hào)將在輸
入脈沖寬度調(diào)制器變?yōu)榈碗娖胶笄辶?。FET可在下一個(gè)周期內(nèi)重啟，且在瞬態(tài)條件下運(yùn)行,，同時(shí)仍能防止器件過熱,。
表1所示為德州儀器的各類氮化鎵器件的主要規(guī)格、結(jié)構(gòu)和典型系統(tǒng)功率電平,。
器件 電壓(V) RDS(on) (m?) FET配置 過流保護(hù)方法
LMG5200 80 15 半橋 外接
LMG3410R050 600 50 單通道 鎖存
LMG3410R070 600 70 單通道 鎖存
LMG3411R070 600 70 單通道 逐周期
表1：通過關(guān)鍵參數(shù)選擇氮化鎵
毫無疑問,，氮化鎵在半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先地位，可用于超級(jí)電源開關(guān),。因德州儀器的氮化鎵器件正在量產(chǎn)且針對(duì)更廣泛的解決方案,，我們將繼續(xù)為電力行業(yè)的每位成員提供更具可擴(kuò)展性和可訪問性的技術(shù)。