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,，且易于設計,，帶集成柵極驅(qū)動和穩(wěn)健的器件保護。從那時起,，我們就致力于利用這項尖端技術(shù)將功率級盡可能提高（和降低）,。

　　氮化鎵在任何功率級別都很關(guān)鍵。工程師正努力提高切換速度,、效率和可靠性,，同時減小尺寸、重量和元件數(shù)量,。從歷來經(jīng)驗來看,，您必須至少對其中的部分因素進行權(quán)衡，但德州儀器正通過所有這些優(yōu)勢實現(xiàn)設計,，同時通過在一個封裝中進行復雜集成來節(jié)省系統(tǒng)級成本,，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)應用創(chuàng)建高效,、緊湊的10 kW轉(zhuǎn)換，德州儀器為您的設計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設計的各類解決方案。

　　通過導通電阻選擇器件

　　內(nèi)部氮化鎵場效應晶體管（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)和傳導損耗中起著重要作用,。這些損失會影響系統(tǒng)級效率及散熱和冷卻方法,。因此，通常來講,，RDS(on)額定值越低,，可實現(xiàn)的功率水平越高，同時仍保持高效率,。但是更高的RDS(on)可能更合適一些應用或拓撲,，如圖1所示。

　　圖 1：采用典型電源拓撲結(jié)構(gòu)的70和50mΩ氮化鎵器件

　　過流保護

　　集成的過流保護不僅簡化了用戶的布局和設計,，且在短路或其他故障情況下,，高速檢測實際上對于器件保護非常必要。德州儀器的氮化鎵器件產(chǎn)品組合具有<100-ns的電流響應時間,，可通過安全關(guān)斷器件并允許其復位來自我防止意外擊穿事件,。這可保護器件和系統(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、壓擺率控制和保護功能

　　德州儀器的默認過流保護方法被歸類為“電流鎖存”保護,；這意味著,，若在器件中檢測到任何過流故障，F(xiàn)ET將安全關(guān)斷,，并在故障復位前保持關(guān)斷狀態(tài),。在我們的70mΩ器件中，故障在36 A觸發(fā),；對于50mΩ器件,，故障觸發(fā)器擴展到61 A.

　　基于不同的應用，一些工程師可能更愿意在合理的瞬態(tài)條件下運行,，為此我們提供逐周期過流保護,。通過逐周期保護，在發(fā)生過流故障時,，F(xiàn)ET將安全關(guān)斷,，且輸出故障信號將在輸

　　入脈沖寬度調(diào)制器變?yōu)榈碗娖胶笄辶恪ET可在下一個周期內(nèi)重啟,，且在瞬態(tài)條件下運行,，同時仍能防止器件過熱。

　　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，氮化鎵在半導體競爭中處于領(lǐng)先地位,，可用于超級電源開關(guān),。因德州儀器的氮化鎵器件正在量產(chǎn)且針對更廣泛的解決方案，我們將繼續(xù)為電力行業(yè)的每位成員提供更具可擴展性和可訪問性的技術(shù),。