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纳微半导体GaNFast氮化镓功率芯片新技术优势

2021-11-24 充电头网 阅读:
纳微半导体是一家氮化镓功率芯片公司,是世界上唯一一家将氮化镓器件、驱动、控制和保护功能集成在一颗芯片中,降低氮化镓应用门槛的半导体公司。纳微半导体于2014年成立,并于2021年10月在纳斯达克上市。

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纳微半导体是一家氮化镓功率芯片公司,是世界上唯一一家将氮化镓器件、驱动、控制和保护功能集成在一颗芯片中,降低氮化镓应用门槛的半导体公司。纳微半导体于2014年成立,并于2021年10月在纳斯达克上市。本月,纳微半导体推出了全新的GaNFast氮化镓功率芯片,内置GaNSense技术,进一步提高了氮化镓功率芯片的性能及可靠性。wmvednc

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氮化镓是新一代半导体技术,开关速度相比传统的硅器件快20倍,具有更低的栅极电荷和输出电荷,可以有效降低开关损耗,并提高转换效率。在特定的应用中可以节能40%左右,对于实现碳中和目标很有帮助。氮化镓目前应用在快充中,将快充的功率密度提高3倍,还能降低充电器的成本,并降低待机功耗。wmvednc

目前随着手机和笔记本充电功率的不断提升,氮化镓技术的广泛应用,显著减小了大功率充电器的体积,并进一步为增大充电功率打好基石。让终端应用通过使用氮化镓技术,来达成更大的充电功率,缩短充电时间并提升用户体验。wmvednc

纳微半导体和全球一线品牌合作,例如戴尔联想小米OPPOLG华硕、亚马逊、贝尔金等知名厂商推出了多款高效率的氮化镓充电器。在快充应用以外,纳微半导体对液晶电视、游戏机、平板电脑等消费类产品市场也是非常关注的。通过使用氮化镓器件取代传统的硅器件,能帮助设计师设计出更具突破性的产品。wmvednc

未来,氮化镓技术还能应用在数据中心、太阳能发电和车载充电机中,提高转换效率并减小电源部分的体积,提供更有竞争力的选择。应用纳微氮化镓技术到电源中,能够有效减少电源方案的器件数量,并减小PCB板的面积,从生产环节减少碳的排放量。wmvednc

 

纳微半导体GaNSense新技术优势wmvednc

纳微半导体GaNFast器件采用常关型的E Mode氮化镓开关管,但E Mode氮化镓需要精确的驱动电压,也就是说需要复杂的驱动电路。分立式的氮化镓器件,由于寄生参数的和电路布线的影响,开关频率相比传统的硅器件只有2到3倍的提升,同样功率密度的提升也是比较有限的。wmvednc

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而纳微通过将驱动器,控制电路和保护电路全部集成在一个封装内部,制造出来的GaNFast功率芯片,就没有寄生参数的影响,工作频率可以达到2MHz。目前纳微的GaNFast主流的应用频率都达到了300-400KHz,模块电源的设计,开关频率已经达到了MHz级。通过纳微的氮化镓功率芯片,氮化镓高开关频率和高开关速度的潜力得到了充分释放,功率密度相比分立的氮化镓器件也有了显著提升。wmvednc

纳微GaNFast功率芯片只需要搭配简单的外围器件,就可以实现数字信号输入,功率输出。GaNFast功率芯片具有宽泛的供电范围,只需要数字信号控制,显著降低了氮化镓技术的应用难题,并大幅提高氮化镓应用的可靠性。wmvednc

纳微推出的GaNSense技术,对新一代GaNFast功率器件进行了进一步的性能提升,内置高精度无损耗电流采样,智能待机模式降低待机时的功耗,并且在芯片内部集成了基于SOA的过流保护,相比控制器保护更快速,更加精准,有效避免异常情况产生的过电流。wmvednc

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无损可编程电流采样,是通过采集芯片内部的电流信息,并通过芯片内置的信号处理电路实时的输出电流信号。通过无损电流采样,取消了传统系统中的电流取样电阻,消除了采样电阻的损耗,提高了电源的能效。wmvednc

并且取消取样电阻还有两个好处:首先节省掉取样电阻,可以节省一部分PCB面积,通常充电器里面都是采用3颗1206的电流取样电阻,取消以后能够简化布局并优化散热设计。另外取样电阻在工作时也会产生热量,去掉取样电阻以后,还会降低整个系统的温升,效率也会有一定程度的提高。wmvednc

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过流保护在传统的GaNFast功率芯片上,是通过取样电阻采集电流信号,送至控制器进行过流检测。控制器为了避免噪声干扰,通常会内置延时电路,过流保护的反应时间在300nS左右。内置GaNSense新技术的GaNFast功率芯片,无损电流检测的信号,会送至内置的过电流检测电路进行处理,当出现过流情况时,反应时间远远小于100nS,能够避免异常情况下出现过高的电流造成器件损坏。wmvednc

值得一提的是,GaNSense技术可以在电流超过内部阈值后,自动关断开关,保证电流不会超过阈值,而无关控制器输出的控制信号。实现独立的器件级逐周期过流保护,大大提升系统的可靠性。wmvednc

纳微半导体内置GaNSense技术的GaNFast功率芯片,新增了智能待机功能。芯片内置检测电路,可以在系统进入轻载跳周期或突发模式下,智能的进入待机模式,从而降低芯片的工作电流,有效降低充电器整机的待机功耗。并且30nS内即可转换为正常工作模式。相比早期器件可节省6-7mW的待机功耗。wmvednc

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目前,纳微内置GaNSense技术的GaNFast功率芯片已经量产,同样提供QFN6*8和QFN5*6封装,导阻从120mΩ到450mΩ可选,满足20W到200W的快充应用。wmvednc

纳微半导体新款GaNFast器件,得益于无损电流采样,可用于反激和PFC电路,使用芯片内置的无损电流采样,可以降低取样电阻上的功率消耗,提高能效,并且可用于非对称半桥。wmvednc

纳微半导体高级应用总监黄秀成表示:“随着PD3.1的代入,非对称半桥这个拓扑一定会慢慢地火起来,这个拓扑里面有两个芯片,作为主开关管可以用GaNSense,因为也需要采样电流,上管作为同步管可以用GaNFast系列代替。”wmvednc

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小米120W氮化镓快充电源,采用PFC加反激架构,在PFC和反激中分别应用了一颗NV6134 GaNSense器件。GaNSense氮化镓解决方案相比传统硅器件方案提升了1.5%的转换效率。wmvednc

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另外一款联想的YOGA 65W双C口氮化镓充电器采用了反激架构,也是采用了纳微的NV6134。wmvednc

 

氮化镓具有美好的未来wmvednc

目前,纳微的GaNFast芯片已经出货超过三千万颗,这离不开纳微团队的坚持努力和联合开发。wmvednc

纳微在深圳、杭州和上海有三只强大的AE团队,从客户需求定制开始,原理图绘制、布板、调试、试产、量产、纳微都提供全程的服务。纳微还和平面变压器、磁芯、控制器厂家合作,根据客户的需求进行联合设计开发。wmvednc

纳微AE团队从手机快充领域扩展到服务器电源、太阳能、新能源汽车领域。目前纳微服务器电源团队已在杭州成立,开始打造服务器电源产品,新能源汽车团队也在成立中。wmvednc

纳微的氮化镓功率芯片已经用于无桥PFC应用,氮化镓器件无反向恢复的特性,非常适合CCM连续模式下工作,用于无桥PFC电路。通过应用氮化镓在服务器电源中,能够提高电源性能,相比传统硅器件具有成本优势。电源效率的提升,可为大规模应用带来能效的提升,减少能源浪费。wmvednc

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