GaN Systems Consumer Articles

关于100V氮化镓 在 48V 应用中优势的分析

这篇由 GaN Systems 电力电子应用工程师 Lei Kou 和 GaN Systems 应用工程经理 Juncheng (Lucas) Lu 撰写的技术文章全文发表在 EE Power 上。 本文介绍了一个超低寄生参数 Eon/Eoff 测量平台以及 100V 氮化镓在 48V 应用中的优势。 在消费电子产品和汽车电气化领域，我们现在都处于追求“更多”的周期中。对于消费者来说，更多的视频、图片、 Instagram 以及Snap都在推动数据需求暴涨。在汽车领域，每个产品周期都新增更多特性和功能，包括娱乐外围设备、安全功能、混合运动扭矩以及额外和更亮的 LED。提供“更多”的功能意味着需要更多的电力。更大的功率通常受到尺寸和/或重量限制的限制。这就是为什么越来越多的行业正在转向更高电压的 48V 配电，而不是传统的 12V 配电。 为什么选择使用48V？考虑到电缆、连接器和/或 PCB 的限制，系统中的 I2R 传导损耗可能不利于系统效率，并且减少流向负载的功率。例如，服务器处理器功率从 100W-200W 增加到 400W 甚至更高将这种增加的功率分配给多个服务器处理器会产生更多损耗，除非通过更高的电压分布或更大的铜母线来缓解。传统的数据中心/服务器电源架构如图 1(a) 所示，其中所有主要处理器/内存设备均由 12V 总线供电。 12V 总线的 I2R 损耗过大，能量转换级数多，从而降低了系统总效率。为了减轻严重的母线损耗并减少配电路径中的能量转换阶段，48V 总线数据中心/服务器架构如图 1(b) 所示。通过消除在线 UPS、电缆和线束，这种电源架构具有优于当前设计实践的优势。趋势清楚地表明，电源转换受益于 48V 总线，更节能，成本更低（CAPEX…

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GaN Systems 推出性能更高、成本更低的全新晶体管

GaN Systems 是氮化镓功率半导体的全球领导者，今天在业界最广泛的 氮化镓功率晶体管产品组合中又推出了两款新晶体管；该晶体管采用行业标准的 8×8 毫米 PDFN 封装。 GS-065-011-2-L 使用户能够降低 45W 至 150W 应用中每瓦功率的成本，而 GS-065-030-2-L 是市场上第一款使设计人员能够在高达 3,000W 功率水平的应用中发挥低成本氮化镓优势的产品。 这些新部件是 GaN Systems 公司低成本 氮化镓晶体管系列中的最新成员，它们使设计人员能够进一步提高在能效、热管理和功率密度方面的性能，并提高设计灵活性和成本效益，以满足消费者、工业领域和数据中心客户的新需求。 这些新型晶体管具有更低的导通电阻、更高的稳健性和热性能、更高的 VDS（瞬态）额定值以及可简化客户采用、可扩展性和商业化的行业标准外形。 GS-065-011-2-L 是一款 650 V、11 A、150 mΩ 底部冷却晶体管，非常适合充电器和适配器等消费电子应用，这包括受益于晶体管更好的热性能的更高功率适配器的设计。 GS-065-030-2-L 是一款 650 V、30A、50 mΩ 底部冷却晶体管，具有 GaN Systems 的 PDFN 产品系列中最低的 RDS(on)。 更低的 RDS(on) 意味着更低的功率损耗和更高的额定功率，从而带来更高的效率和功率密度。 GS-065-030-2-L GaN 晶体管非常适合数据中心、工业和 5G 应用，例如电信和服务器 SMPS、电机驱动、储能系统和无桥图腾柱 PFC 解决方案。…

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氮化镓供电：彻底改变当今最耗电的行业

我们生活在一个日益由数据和能源驱动的世界中。 数据中心、电动汽车、可再生能源系统以及个人电子产品比以往任何时候都更加重要。 这些行业正在推动日益增长的能源需求。 同时，要解决二氧化碳排放量的快速增长问题，就需要行业以更高的能效运营。 多数公司都知道能源效率对于长期的可持续增长和成功至关重要。 功率转换中能量消耗是一个基本问题。 电力输入 机器 功率输出 能源浪费 全球能源消耗中有 20% 以上通过低效的功率转换以热的方式流失。 通过使用 氮化镓半导体，这种浪费的能源可以减少 50% 浪费 硅基半导体技术已有数十年历史，并且已经达到其极限。 这就是为什么氮化镓正在取代硅作为能源系统基本结构的原因。 与硅基的解决方案相比，氮化镓能够设计出更小、更轻、更节能的能源系统，同时降低系统成本。 更小 更轻 更高效 从数据中心机架上的嵌入式服务器电源到电动汽车中的牵引驱动和车载充电机。 氮化镓系统(GaN Systems)致力于通过实现更高效的电力电子设备来实现可持续的未来，从而创造一个具有更高水平适应性、包容性和环保的世界。 氮化镓系统（GaN Systems） 制造的氮化镓功率器件正在彻底改变当今高能耗的行业。 关注GaN Systems 哔哩哔哩频道，观看更多视频内容。

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氮化镓半导体促进新一代充电器和适配器发展

最近有数码博主测评了一款飞利浦的新一代充电器，视频上传B站后反响热烈。 这款飞利浦 65W 充电器是飞利浦充电器的新一代产品，功能和性能提升明显。 它结构紧凑，但提供更高的功率和更短的充电时间——所有这些因素对消费者都很重要，也凸显了为什么 氮化镓 已成为电源适配器和充电器的首选技术。 该充电器采用现代六边形设计，包括三个交流电源插座和三个 USB 端口（两个 USB-C 和一个 USB-A），使其成为可以替代多个充电器的“一体式”设备。 性能测试表明，它可以同时为三台数码设备充电，同时也可以为三台220V设备供电。 在适配器和充电器电路设计中使用氮化镓功率半导体可使设备更轻，并且尺寸可缩小 5 倍。 飞利浦充电器的尺寸为 61x65X65 毫米，比传统解决方案小 75%。 虽然在消费市场促销中大家不太关注，但温度和稳定性等因素对制造商来说至关重要。 这款飞利浦充电器的性能报告显示，充电器的最高温度远低于标准要求。 为了实现高性能和功率密度，飞利浦充电器使用了 GaN Systems 生产的 650V 氮化镓功率晶体管 (GS-065-011-1-L)。 这种高性能、低成本的 FET 采用小型 5×6 毫米 PDFN 封装，提供低结壳热阻，从而实现超高开关频率和效率输出。 通过将 GaN Systems EZDrive™ 方案与安森美半导体 NCP1342 控制器相结合，简化了充电器电源设计，避免了“双驱动”，并实现了低成本。 有关 GaN Systems 及其 65W 和 100W 充电器参考设计的更多信息, 请点击相关蓝色链接查看。 相关视频：

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华尔街日报：镓正在改变我们日益电气化的世界

缩小手机充电器、为电动汽车供电并使 5G 成为可能的新型材料 Christopher Mims 的这篇专栏文章最初于 2021 年 7 月 17 日刊登在《华尔街日报》上，它探讨了氮化镓的用途和潜力。  如果您是在屏幕上阅读本文，那么很可能您其实是在盯着未来。 在大多数 LED 屏幕以及现在室内照明普遍使用的 LED 灯中存在着金属镓。 虽然它不像硅那样广为人知，但它正在接管硅曾经占据主导地位的许多领域——从天线到电源转换器和其他被称为“电力电子”的能量转换系统。 在此过程中，它实现了一系列令人惊讶的新技术，从更快充电的手机到更轻的电动汽车，再到支持我们使用的应用程序和服务的更节能的数据中心。 作为从岩石中提取铝的副产品，镓的熔点是如此之低，以至于当您将其握在手中时，它就会变成一种流动的银白色液体。 就其本身而言，它并不是非常有用。 但是将其与氮结合，制成氮化镓，它就成为具有宝贵特性的坚硬晶体。 它出现在许多自动驾驶汽车使用的激光传感器中、支持当今快速蜂窝无线网络的天线中，以及越来越多地出现在对提高可再生能源收集效率至关重要的电子产品中。 许多由氮化镓（也称为 GaN）制成的最具体的产品出现在电力电子领域。 目前，您可以购买带有足够电量的小型 USB-C 充电器来同时为您的笔记本电脑、手机和平板电脑供电，虽然它们并不比我们多年来使用的科技产品所附带的功率低得多的电源转换器大。 将一种电压转换为另一种电压的电力电子设备也在电动汽车的许多方面发挥关键作用。 芯片制造商 GaN Systems 的首席执行官 Jim Witham 表示，它们更小、更轻、更高效并且散发的热量更少，因此电动汽车充电后可以行驶更远。 他补充说，这些特点也使得从太阳能电池板等可再生能源中榨取更多的电力成为可能。 当电力转换频繁发生时，即使是很小的效率提高也会产生显著效果，例如在包括电池存储的可再生能源电网中。 虽然氮化镓看起来很神奇，它也面临着来自久经考验的硅和越来越多的新材料的竞争，这些新材料显示出彻底改变我们的电子产品的潜力。 尽管如此，氮化镓的用途仍在不断扩大。 GaN Systems 的有些客户尝试在数据中心使用其芯片，在那个使用场景中通过降低功耗和废热可以节省大量的电费。但是这些客户目前并没有公开承认使用该技术。 直到不久前，氮化镓 还只是实验室中的一个项目。 然后五角大楼产生了兴趣，他们在寻找新型电子设备来驱动下一代雷达和无线通信。 剑桥大学材料科学教授兼氮化镓中心主任雷切尔奥利弗说，从 2000 年左右开始，国防部高级研究机构 Darpa 的资助推动了扫除商业化障碍所需的实验。 除了在民用领域应用广泛，氮化镓 现在还出现在军用硬件中，用于从无线电干扰到导弹防御的所有领域，这一切都得益于其独特的特性。 与硅相比，氮化镓可以处理相对大量的电力。…

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GaN 和年轻工程师的未来

第七届“GaN 系统杯”中国电源学会 (CPSS) 设计大赛 正在如火如荼进行中，凸显年轻工程师在世界未来的发展中扮演的重要角色，以及他们如何通过氮化镓创新为世界提供发展动力。多年来，参赛大学生们的热情、创造力和聪明才智总是让我们叹为观止。 本着竞赛精神，我们重点展示了去年黑龙江科技大学特等奖获得者和一等奖获得者之一华中科技大学团队的设计。这些团队展示了使用氮化镓系统公司的 650V GS66502B 晶体管 的双向 AC/DC 转换器的最佳性能和最高功率密度设计，该晶体管满足多项系统技术要求和参数，包括： 400W 额定输出功率 220VAC 输入电压和 300-400VDC 输出电压 满载时双向 94% 的效率 30W/cm3 功率密度 闭环控制 过流过压保护功能 在 25°C 自然冷却下连续运行 30 分钟 获奖设计 黑龙江科技大学团队采用前级图腾柱无桥PFC提高系统功率因数，降低输入电流THD，后级同步降压拓扑。 该设计允许在正向和反向工作模式之间自动切换。 亮点包括实现 96% 以上的双向效率和 41W/cm3 的功率密度，超出设计要求。 华中科技大学的设计采用前级图腾柱无桥PFC和后级双向非隔离Buck/Boost转换器，正向工作在Buck模式，反向工作在Boost模式。 拓扑很简单， 它只需要很少的开关器件，不需要变压器，减小了转换器的体积，可以实现更高的功率密度。 该设计实现了 85W/cm3 的功率密度。 借助氮化镓，电力电子工程师正在通过更高效、更小、更轻的封装设计改变世界，同时提供当今电力电子所需的高性能和可靠性。 这些创新设计为数据中心、电动汽车、可再生能源系统、工业电机和消费电子等依赖电力的行业的应用提供了极大的提升。

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革命性的 Syng Cell Alpha扬声器采用GaN Sysems晶体管

安大略省渥太华市，2021年5月20日– 氮化镓功率半导体的全球领导者GaN Systems今天宣布，Syng Cell Alpha无线扬声器将采用GaN Systems晶体管。 科技创新音频公司Syng由前苹果设计师克里斯托弗·斯金格（Christopher Stringer）及企业家达蒙·韦恩（Damon Way）共同创立，克里斯托弗·斯金格（Christopher Stringer）曾帮助开发HomePod，iPhone，iPad和MacBook，而达蒙·韦恩（Damon Way）是DC鞋业和Incase的联合创始人。 Syng凭借其高保真空间声音系统的首次亮相，在家庭音频市场上引起广泛关注，该系统外观酷炫，设计新颖耐用，能提供清晰，细腻和身临其境的声音。 Cell Alpha具有两个相反配置的低音扬声器， 三元两向波束形成阵列， 以及三个内置麦克风，这些麦克风可以将音频校准到房间的声学效果，从而取得最佳的音质。 多个Cell Alpha也可以组网以获得环绕声效果。 Syng工程部负责人Dave Turnbull说：“ Cell Alpha是家庭音频的新起点，并为我们体验和参与声音的方式设定了标准。” “借助氮化镓功率半导体，我们的设计师能够制造出全新的革命性产品，而不会受到劣质电源的阻碍。” Syng与GaN Systems之间的最新合作突显了氮化镓在音频市场中的日益广泛的应用，从放大器到配套电源。 通过用氮化镓替代传统的硅晶体管，音频公司可以在设计上取得重大改进，包括更高的音频质量，更小的尺寸，更大的功率和更高的效率。 Cell Alpha的变革性的声音特性和功能源于其独特的设计。 这种设计要求电子器件具有极高的性能-它们必须占用最小的体积，并在产生最小热量的同时提供大量的瞬态。 这类挑战非常适合GaN Systems晶体管，该器件以极小的封装提供了无与伦比的开关性能。 Cell Alpha的内部电源采用了GaN Systems 650V和100V晶体管，其设计经过优化，可以以低成本满足Syng苛刻的技术要求，并且无需散热器或外部冷却。 有关氮化镓音频的更多信息，请点击以下资源链接： 类音频中的氮化镓 氮化镓电源应用的栅极驱动器电路设计

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氮化镓系统公司和Silanna 半导体公司发布突破性的65W ACF 氮化镓充电器参考设计

全球领先的氮化镓功率半导体厂商氮化镓系统公司(GaN Systems) 今天宣布与Silanna 半导体公司合作，推出了一款 基于氮化镓的最高功率密度、高效率的65W有源箝位反激式（ACF）充电器的新参考设计。该参考设计现已在Silanna 半导体公司上市，为ACF USB-C PD 氮化镓充电器提供了一个简单的设计，为客户缩短了设计周期和产品上市时间。 该解决方案消除了ACF拓扑设计的困难，因为ACF拓扑设计通常在高侧和低侧配置两个晶体管。新的充电器参考设计采用Silanna 半导体公司的SZ1130 ACF PWM控制器和氮化镓系统公司的 GS-065-008-1-L 650V GaN功率晶体管，将高侧FET集成到控制器中。这种设计通过在二次侧使用传统的RM8变压器和100V SR MOSFET，降低了BoM成本。 主要优点和特点： 超高的密度： 30W/in^3无机箱 高效率：峰值效率 >94%。 低温：<95◦C 最高元器件温度 更好的EMI设计：清晰的波形，几乎没有电压尖峰或振铃。 支持广泛的应用：5V/3A、9V/3A、15V/3A和20V/3.25A输出电压；USB-PD。 “Silanna半导体公司是另一个成功案例，他们非常适合65W ACF设计，该公司认识到氮化镓对电源工程师的重要性日益增加，并开发出创新性解决方案，”氮化镓系统公司首席执行官Jim Witham说，”随着氮化镓成为整个市场的标准构件，我们很高兴看到这个生态系统继续发展。” 欲了解更多信息或购买，请访问cn.gansystems.com或Silanna 半导体公司网站，网址为 www.powerdensity.com.

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GaN Systems（氮化镓系统）推出业界最小，最智能的100W GaN充电器参考设计

完整全面的参考设计使消费电子公司能够快速设计并推出更小巧，功能更强大，更高效的氮化镓充电器 安大略省渥太华市，2021年3月18日-GaN（氮化镓）功率半导体的全球领导者GaN Systems（氮化镓系统）公司今天发布业界最小的 100W双USB-C智能PD 氮化镓充电器。该完整的解决方案领先于市场上任何100W多口充电器产品，其实现了最高的功率密度以及智能化工作。该充电器可以支持从单口100W设备，到支持两口65W和30W设备或两口45W或30W设备，从而适时地为各种插入设备功率级别组合供电。此外，当功率低于某个阈值时，该充电器方案会切换到更高效率的模式，以进一步提高性能并减少自身损耗。 充电器参考设计现已通过GaN Systems发布，其中包括完整样机和设计文档（原理图，PCB布局，BOM和设计指南），以缩短产品设计周期并加快充电器产品发布速度。 100W充电器参考设计使用GaN Systems的 GS-065-011-1-L 氮化镓晶体管，具有以下关键特征和出色的性能： 超高功率密度：> 16W/in3，带有外壳和可折叠输入插脚 灵活智能的配电：双USB-C端口支持通用USB-C协议和灵活的插入式终端设备 峰值效率：>92.5％， 超过EN55032 B类，余量>6dB 符合安全IEC62368-1触摸温度要求 带功率因数校正（PFC）电路并满足IEC61000-3-2的电力线谐波要求 GaN Systems首席执行官Jim Witham表示： “很多消费者已经表明他们需要氮化镓 (GaN)充电器。从最初只有65瓦，到现在大家都希望更大功率多个端口100瓦充电器。我们的方案是性能最佳，最智能，最小的充电器设计，这些都已经得到很多领先客户验证。同时参考设计可以使客户的最终产品达到最优性能并在市场上创下记录。”

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无线电源成为全球会议的热门话题

在最近举行的无线电源周（WPW），工研院（台湾工业技术研究院）和CES会议上，许多公司展示了无线电源技术的可行性，去除电源线的解决方案以及如何满足客户在功率水平，能效， 成本和性能方面的要求。 会上展示的这些解决方案的共同点是易于使用和实施。 对许多无线电源应用的测评也令人大开眼界。 很多人在讨论无线电源这个话题时，都会想到手机， 它确实是无线电源应用的绝佳场景。 但是，除了手机以外，无线电源的应用场景还有很多， 比如像无人机，机器人，电动自行车，脚踏踏板车，摩托车踏板车之类的产品。 使用无线电源的动力来自于市场应用。 目前引起关注并取得一定成功的市场应用包括用于仓储，运输，医疗手术，安全，清洁和修剪的机器人和应用于医疗，农业，建筑，公用事业，保险，油气和房地产， 以及安全市场的无人机，这些无人机具有不断扩大的航程，更好的视觉系统和改进的热像仪； 第三个应用领域是微动性； 随着越来越多的人使用非常规或更便捷的交通方式，无线充电在电动自行车和踏板摩托车应用方面取得了增长动力。 当我在近期的网络会议上收听和观看发言时，我注意到以下几个趋势：人们对生态系统内无线电源的发展高度关注，感到兴奋和坚决支持，大量创新以及成熟的技术表明我们 已经非常接近于清除无线电源主流化的障碍。 这些演讲和讨论也进一步证明，目前应用于手机的无线充电技术并不能使我们满意。 目前的低频无线功率传输（WPT）技术具有低功率，充电缓慢和效率低的缺点，它需要精确定位并具有其他一些使用上的限制。 我们想要的无线充电技术应该具有高功率，快速充电，高效率，随意放置，支持多设备充电以及功率级别适合所有市场（瓦到千瓦）的特点。 氮化镓功率晶体管的实现是高频无线充电技术走向成熟的重要推动力。 要实现我们想要的随意放置或者能够在远距离充电的空间自由度，就必须保持高能效，这要求在ISM（工业，科学和医学）频段（通常为6.78或13.56 MHz）中以高频进行操作。 因此，传统的硅晶体管不适合，而GaN晶体管是首选的半导体。 目前，由于旧技术的局限性，人们对无线电源产生了一些负面看法。但是，随着科技公司们在其产品中逐渐采用和实施高频无线充电系统，我们将开始看到更多我们想要的东西。

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