瑞薩電子氮化鎵場效應晶體管的優(yōu)勢

氮化鎵場效應晶體管是當今電力電子領域的明星，它正在提高功率轉(zhuǎn)換效率、電機控制和功率密度，有效滿足當前的市場需求和趨勢。

Julius Kaluzevicius

Senior Staff Engineer

在這個時代，自動化設備及逆變器數(shù)量的增加正在徹底改變工業(yè)和家庭，對舒適生活方式的追求越來越依賴于高效可靠的電源管理解決方案。隨著越來越多的設備和系統(tǒng)融入我們的日常生活，出于經(jīng)濟和環(huán)境原因，確保最佳能源使用至關重要。這種需求推動了電源控制和轉(zhuǎn)換技術的進步，這些技術在提高電源效率和性能方面發(fā)揮著關鍵作用。

功率因數(shù)是電氣系統(tǒng)效率的關鍵決定因素，因為功率因數(shù)越高，無功功率形式的能量浪費越少。通過優(yōu)化功率因數(shù)，企業(yè)和家庭可以顯著降低能源消耗和成本，從而實現(xiàn)更可持續(xù)的電力使用。在某些地區(qū)，法律要求進行功率因數(shù)校正（PFC），以確保有效使用能源并減輕電網(wǎng)壓力。

如今，大多數(shù)開關電源和逆變器都采用傳統(tǒng)的PFC拓撲結(jié)構(gòu)，利用其簡單性、低成本和可靠性。這些傳統(tǒng)PFC解決方案的共同特點是使用硅MOSFET或絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。常見的問題是它們的開關損耗和散熱，這在更高功率和更小尺寸下變得具有挑戰(zhàn)性。

隨著市場朝著能夠以更低成本提供更高功率的小型器件發(fā)展，GaN FET開始發(fā)揮重要作用。氮化鎵場效應管可實現(xiàn)效率和尺寸的改進，可以對系統(tǒng)總成本產(chǎn)生積極影響。

瑞薩電子的該解決方案演示了如何輕松地將硅器件替換為瑞薩電子氮化鎵場效應管（見下圖）。

1.2kW高壓逆變器，基于GaN的功率因數(shù)校正（PFC）

該系統(tǒng)的關鍵部件是MCU，它確保了穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)性能。如今，MCU內(nèi)核正變得越來越普通，外設提供了越來越多的價值，減少了對外部元件的需求并簡化了電源電路控制。

瑞薩電子提供廣泛的專用電機控制MCU和MPU產(chǎn)品組合。

由于氮化鎵場效應管的獨特特性，整體系統(tǒng)性能的提高是顯而易見的：

提高硬開關和軟開關電路的效率

提高功率密度

減小系統(tǒng)尺寸和重量

更簡單的散熱設計

降低整體系統(tǒng)成本

瑞薩電子氮化鎵場效應晶體管的下一個非常重要的優(yōu)勢是，大多數(shù)器件都可以用常用的柵極驅(qū)動器驅(qū)動。此功能允許輕松進行系統(tǒng)升級，從而顯著提高效率。

盡管氮化鎵場效應晶體管是當今電力電子的明星，但不應忘記它們與其他部件結(jié)合使用可提高系統(tǒng)的整體性能。值得注意的是，邏輯組件經(jīng)常被忽視或被認為是最后的。它們的主要缺點是它們占用的PCB空間，盡管具有成本優(yōu)勢，因為它通常需要多個組件。我們利用瑞薩電子獨特的可編程混合信號器件GreenPAK和HVPAK來應對這一挑戰(zhàn)。在該解決方案中，HVPAK用于過壓保護和放電控制，這是一種相對較小的設備，在獨立模式下工作，包含復雜的狀態(tài)機，確?？煽康?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/1751/" target="_blank">硬件運行。如果所選MCU不具備此功能，GreenPAK可在硬件中實現(xiàn)簡單可靠的PWM重疊保護。

從整體趨勢來看，電機控制和逆變器系統(tǒng)也變得越來越小，處理的功率也越來越高。這凸顯了對解決方案的需求，該解決方案既能提高功率密度，又能最大限度地減少總組件數(shù)量和解決方案尺寸。

要了解更多信息，請點擊文末閱讀原文查看我們的1.2kW 基于GaN的功率因數(shù)校正（PFC）的高壓逆變器成功產(chǎn)品組合，并了解有關我們其他成功產(chǎn)品組合的更多信息以及它們?nèi)绾螏椭斓剡M入市場。

瑞薩電子(TSE: 6723)

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