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Newsletter Q2 2021

总裁寄语 对于 GaN Systems 来说,这是一个激动人心的春季,在此期间有很多新闻和活动,市场也认识到氮化镓的优势和硅的局限性。 当今这个依靠数据、电气化和能源驱动的世界需要新版的电源设计—世界现在意识到它就是氮化镓。 GaN Systems 的晶体管用于音频公司的新型消费电子产品,例如最近推出市场的Syng,更加说明了这一点, 使用传统的硅的方法不可能实现这样的创新。 目前我们正处于一个 “再见, 硅;你好,氮化镓“ 的时代 – 而这也正是我最近在 VentureBeat 网站上发表的一篇新文章中的一个观点。 华尔街日报报道氮化镓技术 华尔街日报记者Christopher Mims 于 7 月发表了一篇关于氮化镓技术和电力电子的概述文章。 如今,氮化镓无疑获得了主流关注,因为它能够支持一系列新技术,从更快充电的手机到更轻的电动汽车,再到运行更节能的数据中心,我们日常使用的手机应用和服务都需要这样的数据中心。 Syng:用氮化镓带来全新的音频体验 Syng 由前 苹果公司设计师 Christopher Stringer 创立,他帮助开发了 Apple HomePod、iPhone 和 iPad。 该公司最近推出了 Cell Alpha Triphonic 扬声器,为家庭音频市场带来了新的热潮 – 一种高保真空间音响系统,以时尚、耐用和实用的设计提供清晰、细致和身临其境的声音。 Syng 设计工程师选择使用 GaN Systems 的 GS61004B 100V 和 GS-065-011-1-L 650V E-Mode 氮化镓…

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:

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。”

氮化镓系统公司秋季评论

当我们即将告别 2020 年的最后一个季度时,我脑海中浮现出三个词来形容 这刚刚过去的一年,它们是颠覆性,韧性和创新性。 Covid-19 大流行加速了 每个行业(从供应链到实验室运营)的前所未有的颠覆性浪潮。 每个公司都 必须做出反应,将重点放在增强韧性上,同时继续创新并将重要的新产品推 向市场。这在 氮化镓系统公司(GaN Systems)也得到体现,我们欣慰地看 到氮化镓晶体管的使用已从早期的小众产品跃升为被各行业接受的主流产品- 我相信这一转变将在 2021 年继续加速。 新产品,设计工具和参考设计 在过去的 90 天内,氮化镓系统公司(GaN Systems)推出了四个新的电源模 块评估套件: 100V 驱动器 GaN –集成式 DC / DC 功率级模块 650V 150A 半桥 IPM 650V 150A 全桥模块和驱动器 650V 300A 三相 GaN 电源模块和驱动器 以及面向汽车市场的下一代 650V 晶体管。 新模块的设计易于使用,并可以 在大功率应用中评估其性能,例如牵引逆变器,工业电机,储能系统,PV 逆 变器以及各种低功率板和砖式电源。 650V 晶体管是我们面向汽车市场的下 一代 650V,60A 晶体管系列中的第一款产品,旨在满足汽车可靠性标准,包 括…

14支决赛队伍将参加2020年“ 氮化镓系统杯” 现场决赛

自从六年前创办以来,“氮华镓系统杯”中国电源学会(CPSS)设计大赛持续激发着电力电子行业的激情与创新。 自4月份参加比赛的35支队伍中,有14支队伍进入决赛。决赛和颁奖典礼将于2020年12月举行。 “氮化镓系统杯”是中国电力电子及相关专业的主要学生竞赛。多年来,竞赛汇集了来自顶尖大学的顶尖工程团队,以展示使用氮化镓功率晶体管的新型或改进型电力电子系统的可能性。 今年,团队面临的挑战是使用满足以下几个要求的氮化镓系统公司 650V GS66502B型晶体管来设计一种高效率,高功率密度双向AC / DC转换: 400W额定输出功率 220VAC输入电压和300-400VDC输出电压 满载时双向效率达到94%+ > 30W / cm3的功率密度 其他成本和性能因素 氮化镓技术已成为消费电子,数据中心,工业,汽车和可再生能源等行业电力系统中至关重要的部分,这些领域需要更高的效率,更大的功率和更好的性能。 进入最后一轮比赛的团队包括:北京交通大学,杭州电子科技大学,河海大学,黑龙江科技大学,华中科技大学,昆明科技大学,南京科技大学和上海海事大学,上海交通大学,西安交通大学,燕山大学(柳盟集团),浙江大学,中国科学院大学和重庆工业大学。 2020年“氮化镓系统杯”由加拿大氮化镓系统公司,CPSS和该组织的中国电源学会科学普及工作委员会,宁波西慈电子科技有限公司和Itech电子有限公司联合赞助,并由华中科技大学承办。 如需了解更多信息,请访问CPSS竞赛网站:http://www.cpss.org.cn/Home/NewsDetail?categoryName=首页宣传&newsid=127e28f8-f9a4-42d9-9f4c-32585baa053a 。

氮化镓系统 (GaN Systems)氮化鎵功率器件在快充市場的應用

摘要: 氮化鎵成爲電子行業的熱門技術,圍繞氮化鎵的產品、可靠性和解決方案是目前業界關注焦點。本文將探討充電器的技術發展趨勢和氮化鎵(GaN)功率器件在高功率、小型化需求下的巨大市場前景,然後從器件性能、可靠性和解決方案三個方面表明氮化鎵系統 (氮化镓系统 (GaN Systems)) 公司爲終端客戶提供更低成本、更高可靠性和更完整的氮化鎵功率器件產品及系統解決方案。 1. 市場前景 2020年是消費類充電器特別是快充市場快速發展的重要年份,隨著市場不斷成熟和趨勢日益明確,消費者對小尺寸和大功率快速充電器需求越來越大,市場前景巨大。其中兩個重要技術指標就是高功率密度和高效能。高功率密度體現在同一額定功率下的小體積,而高效能體現在節能環保和更低的工作溫度上。氮化鎵器件由於具有極高的開關速度、同一晶圓下的小通態電阻,使得更高效能和更高開關頻率快速充電成爲可能。2020年内置氮化鎵器件的快充技術進入快速發展階段,根據行業調查顯示,作爲消費類電子風向標的手機行業中,目前已經有華爲,小米,OPPO等多個知名品牌推出了基於氮化鎵快充產品。電商方面,更有多達20家品牌先後推出氮化鎵基快充產品。 圖一總結了兩個主要功率段下充電器的主要電路和功率密度以及效能指標要求。對於75W以下(30W-65W)充電器,目前主要電路為單端准諧振(Quasi-Resonant, QR)反激或有源箝位反激(Active Clamp Flyback, ACF)兩種電路。最高效能指標要求接近94%,功率密度要求20W/in3。高於75W(100W-300W)充電器,目前基本采用兩級電路方案,前級是功率因數校正電路(PFC)后級為LLC諧振或其他隔离DC/DC電路。目標最高效能要求達到95%,功率密度要達到22W/in3以上。與傳統矽(Si)基功率器件相比,新材料的氮化鎵器件具有更高的性能,為充電器特別是快充產品的小型化和高效能帶來可能。   2. 氮化鎵器件與矽基器件的比較 氮化鎵器件由於其寬禁帶特點,它的主要優勢在於高開關速度和低開關損耗上,另外對於同一晶圓大小的功率器件,氮化鎵功率器件具有低於矽基器件的通態電阻。系統層面可以帶來更高效能,更低工作溫度和更小體積,因此非常適用於小體積、高功率密度的充電器產品設計。表一總結了已量產的氮化鎵功率器件與目前市場上最優的矽基MOSFET的比較。可以看到,氮化鎵器件在具有較低的通態電阻下,同時兼具更低的驅動電荷Qg、漏柵極電荷Qgd和輸出能量Eoss,使得高頻率高效能成爲可能。 圖二是典型的准諧振(QR)反激電路拓撲,由於它的低成本和較高可靠性,多用於充電器電路中。在該電路中爲了提高充電器的功率密度,一個直接的方法就是增大開關頻率來降低變壓器等元件的尺寸。然而提高開關頻率以後必然帶來額外的器件開關損耗和溫升。QR反激電路主要有兩個與開關頻率相關的損耗,頻率越高相應損耗越大: 在功率器件關斷瞬間原邊電流達到峰值電流,功率器件在硬關斷過程關閉,存在電壓電流交曡的關斷損耗。它可以由器件驅動電荷Qg和漏柵極電荷Qgd參數來評價。 在器件開通時刻,由於此時電流基本為零,因此不存在開通電壓電流交曡開關損耗,但QR反激電路在高壓交流電壓輸入(230Vac)條件下器件開通瞬間漏源極電壓並不為零,所以存在由於内部寄生電容放電產生的放電損耗。它可以由寄生電容對應的輸出能量Eoss參數來評價。 評價一個功率器件特性重要指標是品質因數(Figure Of Merit,FOM),它綜合評估器件的通態和開關特性,越小的FOM代表越優的器件性能。其中 Input FOM表明了器件在同等通態電阻下器件的開關過程中電壓電流交曡損耗,它是硬開關電路評估器件的最重要指標,例如QR反激電路的關斷損耗就可以用這個指標來比較。如圖三所示,在相近通態電阻(50-60毫歐)條件下,氮化鎵器件的漏柵極電荷Qgd僅爲矽基器件的6%,導致開關過程中氮化鎵器件電壓電流交曡損耗遠小於矽基器件,約爲矽基器件的五分之一。 QR Flyback FOM表明QR反激電路中在同等通態電阻下器件在200V下寄生電容產生的放電損耗,這裏電壓條件為200V是因爲,當輸入交流電壓為高壓230Vac條件下,QR反激電路功率器件漏源極電壓約爲200V條件下開通,將在此條件下產生寄生電容影響的開通損耗。圖四可以看到,在相近的通態電阻下,氮化鎵器件的Eoss僅爲矽基器件的60%左右,導致開通電容放電損耗遠低於業界最好的矽基器件。 因此總結表一和上面分析:氮化鎵器件在各方面器件性能上均優於矽基MOSFET器件,適用於高頻化高效應用,實現最佳性能。   3. 氮化鎵產品及可靠性 作爲一位研發工程師,在研發充電器產品時主要關注以下三個方面:第一是產品的可靠性,代表器件在產品壽命中具有高的可靠性和低的失效率,滿足產品的設計壽命;第二是低成本,除了器件自身成本以外,還需要考慮整體的BOM成本和生產成本;第三是產品能夠快速推向市場,縮短產品設計周期。 氮化镓系统 (GaN Systems)一直致力於優秀氮化鎵功率器件的研發和生產。目前已經擁有業界最全產品覆蓋範圍,最高工作電流和最優封裝的氮化鎵產品綫。其中針對快充市場推出了650V 5×6毫米 PDFN封裝的氮化鎵器件,通態電阻從150毫歐(GS-065-011-1-L)到450毫歐(GS-065-004-1-L),它可以用於30W到300W的充電器產品中。 在可靠性方面,氮化镓系统 (GaN Systems)嚴格按照超過JEDEC標準的產品認證流程,表二給出了部分測試高於JEDEC標準的測試項目和延長測試時間的倍數,同時基於氮化鎵器件自身特性還增加了多個額外可靠性測試項目,比如高溫開關動態壽命測試。這樣可以保證氮化鎵產品的可靠性和長工作壽命。圖五比較了氮化镓系统 (GaN Systems)氮化鎵器件與同類氮化鎵器件在准諧振(QR)和有源箝位反激(ACF)兩種電路的失效率,該失效率數據是居於業界通用方法,在實測高溫高壓數據下通過韋伯圖(Weibull Plot)得到相關加速因子,進而預測出在實際產品工作壽命下的失效率。可以得出結論     4. 帶EZDrive電平轉換電路的氮化鎵驅動方案 對於增强型氮化鎵器件驅動,開通推薦電壓為6V左右,關斷推薦電壓可以為0V到-10V,而傳統的帶驅動的充電器控制IC輸出驅動電壓一般為12V,因此爲了和控制IC的驅動電壓配合,需要進行驅動電壓的電平轉換。爲此氮化镓系统 (GaN Systems)提出了低成本的EZDrive電平轉換電路,如下圖所示,通過簡單的四個小分離元件(RUD, CUD, ZDUD1和ZDUD2)實現了驅動電壓的轉換,采用該電路后氮化鎵器件驅動實測波形VGS沒有任何過冲和干擾振蕩。 采用EZDrive電平轉換電路配合氮化鎵器件驅動的另一個優勢在於其驅動電阻Ron和Roff外置,如圖七所示,可以通過驅動電阻來控制漏源極驅動電壓斜率dv/dt進而優化EMI設計。和其他單晶片集成驅動GaN方案相比,氮化鎵器件加上EZDrive電平轉換電路具有更強的靈活性,並充分利用控制IC内部集成的驅動實現了低成本驅動氮化鎵器件,同時由於驅動電阻外置,可以控制開關dv/dt斜率進而優化電磁干擾(EMI)設計。…

氮化镓系统 (GaN Systems) named a Cool Vendor in the Gartner May 2020 Cool Vendors in Technology Innovation Through Power and Energy Electronics

OTTAWA, Ontario, May 28, 2020 – 氮化镓系统 (GaN Systems), the global leader in GaN (gallium nitride) power semiconductors, today announced the company has been recognized as a Cool Vendor in the May 2020 Cool Vendors in Technology Innovation Through Power and Energy Electronics report by Gartner, Inc, the world’s leading research and advisory company (Gartner…

2020年 电力技术趋势

氮化镓系统 (GaN Systems)展望2020年与电力电子相关的改变游戏规则的技术 在过去的几十年里,“电力”这个主题一直被视为一种挑战,其主要集中在渐进式的改进上——无论是通过技术、政府法规,还是通过改变消费者的行为。 数据和能源是公认的全球经济增长的动力。 而且两者的需求都以前所未有的水平增长。 全球数百万个数据中心每天产生2.5亿个字节的数据,而在仅五到七年的时间里,预计其数据将以5倍的速度增长,这使数据消耗达到了前所未有的高度。 这些数据中心每年要消耗天文数字般的416太瓦/小时,以跟上这一需求。 在过去十年中,全球电力需求增长了近三分之一。 业内分析师预测,到2050年,全球电力需求将增长57%。 如今,对电力行业逐渐增加的依赖性使得能源效率已成为一项战略举措,例如数据中心,电动汽车,可再生能源系统,工业电机和消费类电子产品。 企业如何选择产生,存储,交付和使用电力,将成为2020年全球变化的重要动力。 在过去的一年中,在与企业领导者的对话中,我们对于氮化镓系统 (GaN Systems)比以往任何时候都更加确信,昔日的硅已经达到了解决关键电源系统挑战的极限。 GaN(氮化镓)技术是无可争议的清晰解决方案,可用于推动更强劲的增长和产品创新,并使公司能够加强对话并更深入地参与可持续发展计划。 随着年末的临近,GaN功率半导体的全球领导者氮化镓系统 (GaN Systems)揭示了2020年的四个趋势,我们认为这将对世界的功率和能源足迹产生重大影响。 趋势一: 电动汽车 在2019年,越来越明显的是,不久的将来交通运输将围绕电动汽车发展,从长远来看也将围绕电动汽车发展。 如今,全球道路上有510万辆电动汽车。 考虑到作为“燃料”电动汽车所需的电量。到2035年,预计将有1.25亿辆电动汽车上路。这将对全球能源网造成巨大不利影响。充电器和牵引逆变器的设计演变将在2020年在汽车设计工作室中扮演重要角色,然后在随后的几年中推向公共道路。 为了解决长期存在的“范围焦虑”问题,公共充电站的数量将继续增加,并将越来越关注太阳能和插头标准化。 电动汽车: 电动汽车的需求将继续以燃油效率压力和续驶里程为消费者需求的中心。 大型汽车制造商的设计将着重于提高效率,功率密度和减轻重量,着重于充电器和牵引逆变器。 电池技术将继续改进,然后与重量更轻的车辆相结合,将有助于增加车辆续航里程和消费者接受度。

来自GaN系统和ON半导体公司的半桥评估委员会展示了GaN的下一个性能飞跃

新的解决方案极大地减少了系统尺寸、PCB足迹和材料清单(BOM)成本 加拿大安大略省渥太华和凤凰城,AZ, 11月4日2019 – GaN系统,, 全球领先的氮化镓功率半导体,和ON半导体, 世界领先的电力半导体ic的供应商,今天宣布高速网格状氮化镓子板氮化镓系统的650 V, 30 A GaN E-HEMTs和ON半导体的获奖获奖 NCP51820高速门驱动器评估板已经可以使用。 这个 评估板 是为现有的和新的PCB设计而开发的,让设计者轻松地评估现有半桥或全桥电源中的GaN。该套件在一个极小的25毫米x 25毫米的布局中减少了组件数量,最大限度地减少了PCB板空间。包括1+ MHz操作和200 V/ns的CMTI额定值在内的特点增加了功率密度,并且通过快速开关GaN功率晶体管提高了性能。 其优点包括显著降低电源损耗、重量、尺寸(在布局尺寸上最大可达80%)和系统成本(最大可节省60% BOM成本),在 AC-DC适配器, , 光伏逆变器, 能量存储系统, 和无桥图腾极拓扑等应用中表现理想。由两家公司正在开发的、基于GaN的电力系统是解决方案之一。 “GaN组件生态系统的扩展包括驱动电路,比如我们的NCP51820,消除了设计障碍,并利用了GaN E-HEMTs的众多优势,”ON 半导体的市场总监瑞恩·扎恩说。“随着人们对GaN越来越感兴趣,GaN的应用不断增加,我们期待与GaN系统继续合作,以支持和满足许多行业的新电力需求。” “与ON半导体合作开发的新评估板使得与GaN一起设计变得更容易、更节约成本——为更小、更轻、更高效的电力转换器打开了大门。” GaN系统公司全球业务发展高级总监查尔斯·贝利说,“这一合作标志着不仅用GaN设计的终端产品有创新,优化GaN使用的组件、设计工具和参考设计也有新的发展。” 请访问 www.gansystems.com 或 www.onsemi.com 了解更多信息和主要经销商。 ### 关于GaN系统 氮化镓系统 (GaN Systems)是全球GaN功率半导体的领导者,拥有最大的晶体管组合,能满足当今最苛刻行业的需求,包括数据中心服务器、可再生能源系统、汽车、工业发动机和消费电子产品。作为领先市场的革新者,GaN系统使设计更小、成本更低、效率更高的电力系统成为可能。该公司屡获殊荣的产品提供了系统设计的机会,不再受昨天的硅的限制。通过改变晶体管性能的规律,GaN系统帮助电力转换公司彻底改变他们的行业以及改变世界。更多信息请访问: www.gansystems.com 或 Facebook, Twitter 和 LinkedIn. 关于ON半导体 ON半导体纳斯达克:ON)推动节能创新,帮助客户减少使用全球能源。该公司是基于半导体的解决方案的领先供应商,提供了一个全面的产品组合,包括节能电源管理、模拟、传感器、逻辑、定时、连接、分立、SoC和定制设备。该公司的产品帮助工程师解决他们在汽车、通信、计算、消费、工业、医疗、航空和国防应用领域的独特设计挑战。 ON 半导体在北美、欧洲和亚太地区的重要市场上运营灵活可靠、世界级的供应链和质量项目,一个稳健的符合道德规范的项目,以及一个由制造设施、销售办事处和设计中心组成的网络。更多信息,请访问http://www.onsemi.com。

Article: GaN Transistor Technology to Wirelessly Charge Workplace Robots

This piece by Rob Coppinger was originally published at Electropages.com on September 18, 2019. Robots in the workplace can be wirelessly charged at a distance using Gallium Nitride transistor technology which can cope with the high energy levels needed. With more and more robots and autonomous vehicles in factories and other workplaces, recharging these machines…