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Deyisupport 管理员Y

在英语里，“ready”是很有意思的一个词，它在不同的语境下会有完全不同的意思。有一大屋子女儿时，“ready”的意思就是为做好准备而准备；而准备的时间绝不会少于30分钟。在飞机上，“ready”就是把手机收起来的意思；最后，我们终于可以起飞了。

我们的行业发言人已经宣布，“GaN已经为黄金时间做好了准备。”这个声明似乎预示着GaN已经为广泛使用做好准备，或者说在大量的应用中，已经可以使用GaN技术了。这也意味着GaN已经是一项成熟的、不应再受到质疑的技术。对此，我不想妄加评论，由你自己去辨别事情的真伪。

那么，我提到的“GaN已经为数字电源控制做好准备”到底是什么意思呢？验证这一点的方法就是查看一下启用GaN技术的电源是如何开发的？在很多情况下，电源设计人员使用数字控制来展示GaN应用。这么做的原因也许是考虑到数字控制的灵活性，使得设计人员能够精确地控制开关波形；此外，也是因为数字控制能够提供多个控制环路和保护电路，而这些控制环路与保护电路能够管理所有GaN的缺陷和不足。

对我而言，“GaN已经为数字电源控制做好准备”大体涵盖了上面提到的内容，此外，这句话也意味着数字电源也为GaN的应用做好准备。要使数字电源控制为GaN的应用做好准备，它需要针对更高开关频率、更窄占空比和精密死区时间控制的时基分辨率、采样分辨率和计算能力。图1和图2显示的是一个硅 (Si) MOSFET和一个GaN MOSFET的上升和下降时间。从这两个图中可以看出，死区时间被因子2所差分，而此时的Si MOSFET变慢。此外，GaN MOSFET的上升与下降更加线性。这些属性使更加精细的边缘控制变得十分有必要。

GaN能够在不会对系统产生负面影响的情况下增加开关频率。这一优点可以在功率级中使用更小的无源组件，并实现更快的瞬态响应。然而，为了实现对这些更高频率的控制，控制电路的速度必须更快。例如，采样和转换时间需要足够快，这样才不会限制占空比宽度或相位延迟。此外，对于下一个控制工作量的计算也需要足够快，这样才不会限制开关速度。对于目前的1MHz以上开关电源，需要在几百ns内完成采样与转换。而计算延迟也必须在同样的范围内。

幸运的是，我们在数年前就已经拥有具备这一功能的数字电源控制器了。并不是所有的数字电源控制器都能够满足这些需要，但至少电源设计人员有选择的余地。

那么，GaN已经为数字电源控制中的使用做好准备了吗？对这一问题的答案要比数字电源控制是否能够使用GaN这个问题复杂。所以，随着GaN在不断向前发展，并且在高密度和高性能电源解决方案中寻找用武之地，我们也不必非要等到控制器发展到能够利用GaN优势的那一刻。所以，“ready”到底意味着什么呢：那就是“现在。”

你这个话题有什么看法呢？

 

图1：谐振LLC Si MOSFET死区时间

 

图2：LLC GaN MOSFET死区时间

 

其它资源：

-LMG5200半桥功率级

-GaN FET模块相对于硅模块的性能优势。

-界定GaN可靠性的综合方法。

-用GaN的发展前景来推进电源解决方案向前发展。


原文链接：

https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2015/03/20/gan-is-ready-for-digital-power-control

Anonymous

  • 氮化镓 (GaN)以更高的转换频率运行，大大缩小了变压器体积，从而减少整体体积。大大减小了损耗，效率很高，可以做高功率密度的电源，相比硅材料的产品有巨大优势。高能量密度，高效率，小体积，智能化是未来电源产品的趋势，TI的氮化镓的产品为开发高端的电源提供了关键保证。希望TI的氮化镓产品越做越好。

  • GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SIC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。

  • 拿同一款大小功率的Si  MOSFET和一个GaN MOSFET的上升和下降时间做比较。死区时间的Si MOSFET变慢而GaN MOSFET的上升与下降更加线性。这个更符合数字电源控制系统里面的速度，更能提高产品稳定度。

  • 作为整个数字电源的重要元件之一，现代的数字电源对FET的要求也在逐步提高。首先是采样与转换效率的要求，由于对于一定频率的DC而言，你的采样效率必须是DC频率的几倍以上，否则会导致严重的采样失真，因此目前的高频开关数字电源的转换速率一定要够高。由上面的测试结果不难看出，GaN MOSFET的死区时间短，意味着其转换效率更高。其次就是，无论任何的数字电源都会有一定程度的失真，就目前而言，传统的硅MOSFET显然已经无法做到更加精准，因此，转换思维，利用新材料氮化镓无疑是更好地选择。另外就是这个材料本身的性能了，GaN的工作温度高，击穿电压高，抗辐射能力强，因此在高电压，高温的恶劣工作环境下有比硅更好地性能，损坏率更低。现代电源要求的功率也很高，因此相信GaN的舞台会越来越大。

  • GaN已经为数字电源控制做好准备”大体涵盖了上面提到的内容，此外，这句话也意味着数字电源也为GaN的应用做好准备。要使数字电源控制为GaN的应用做好准备，它需要针对更高开关频率、更窄占空比和精密死区时间控制的时基分辨率、采样分辨率和计算能力。铂金电源就需要Gan这种材料，才能达到功率要求，效率要求，TI一定会在这方面有所作为。