“完美電源開關(guān)”的飄然而至,進行了超過2000萬小時的設(shè)備可靠性測試

在多倫多一個飄雪的寒冷日子里。

我們幾個人齊聚在本地一所大學(xué)位于地下的高級電力電子研究實驗室中，進行一場頭腦風暴。有點諷刺意味的是，話題始終圍繞著熱量，當然不是要生熱取暖，而是如何減少功率轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的熱量。我們已經(jīng)將MOSFET和IGBT分別做到了極致，但是我們中沒有人對此感到滿意。在這個探討過程中，我們盤點了一系列在高壓環(huán)境中失敗的設(shè)備。

在那個雪花漫天飛舞的日子里，我們聚焦于選擇新方法和拓撲，以尋求獲得更高的效率和密度，當然也要找到改進健全性的途徑。一位高級研究員幫助總結(jié)了我們面前的挑戰(zhàn)：“我們能實現(xiàn)所有這些設(shè)想。但首先，請給我完美的電源開關(guān)?！边@句話里蘊含著的半是沮喪，半是希望。

而在數(shù)年后，堪稱完美的電源開關(guān)終于問世。2018年，我們發(fā)布了600-V 氮化鎵(GaN) FET系列產(chǎn)品，包括LMG3410R070、LMG3411R070和LMG3410R050，它們具有集成式驅(qū)動器和保護裝置。每件設(shè)備都能做到兆赫茲開關(guān)和提供數(shù)千瓦功率 - 這實現(xiàn)了前所未有的更小巧和更高效率的設(shè)計。

在正式發(fā)布之前，TI投入大量人力物力， 累計進行了超過2000萬小時的設(shè)備可靠性測試，使得電源設(shè)計工程師可以更放心地在各種電源應(yīng)用中使用氮化鎵。

TI高壓電源應(yīng)用產(chǎn)品業(yè)務(wù)部氮化鎵功率器件產(chǎn)品線經(jīng)理 Steve Tom先生展示氮化鎵產(chǎn)品

“完美電源開關(guān)”的飄然而至

TI始終引領(lǐng)著提倡開發(fā)和實施全面性方法，確保在嚴苛操作環(huán)境下，GaN設(shè)備也能夠可靠地運行和具有出色的使用壽命。為此，我們用傳統(tǒng)的硅方法制作GaN的硅基，從而利用硅的內(nèi)在特性。此外，壓力測試需要包括常見于開關(guān)電源設(shè)備的硬開關(guān)工作模式，而這恰恰是傳統(tǒng)硅晶體管無法解決的問題。TI的測試主要集中于以下四個領(lǐng)域：

設(shè)備可靠性：

符合設(shè)備的工程設(shè)計；構(gòu)建設(shè)備內(nèi)在的使用壽命。

應(yīng)用健全性：

在加速環(huán)境下，整合任務(wù)剖面條件，模擬真實應(yīng)用情形。

制造：

專注于生產(chǎn)流程優(yōu)化和產(chǎn)能改進。

符合電子工程設(shè)計發(fā)展聯(lián)合協(xié)會(JEDEC)質(zhì)量要求：

通過提速測試設(shè)備質(zhì)量和存活能力，來預(yù)見產(chǎn)品的低缺陷率和故障率。

2000萬小時設(shè)備可靠性測試與計量

此外，2017年是電力電子行業(yè)振奮人心的里程碑之年。 JEDEC宣布制定完成了JC-70.1，它規(guī)范了GaN的可靠性和質(zhì)量認證流程、數(shù)據(jù)資料表、參數(shù)以及測試和特性表征方法。德州儀器公司是JC-70.1標準的創(chuàng)始人與積極倡導(dǎo)者之一，基于2000萬小時的可靠性測試，TI始終致力于幫助整個行業(yè)，進一步從建立于我們提供的方法論、專業(yè)技術(shù)和高科技知識中獲益。

完美的電源開關(guān)不再是幾個人在冰冷地下研究室中的奢望。夢已成真。新穎的電源開關(guān)使設(shè)計人員能夠充分發(fā)揮他們的能力：讓產(chǎn)品達到史無前例的功率密度和效率。