氮化鎵 (GaN) 是一種寬能隙半導體，與傳統矽解決方案相比，可提供更快的切換、更高的效率和更高的功率密度。如此可實現更小、更輕的設計，並提升熱性能與降低功率損耗。TI GaN 技術可支援各種應用，其中包括消費性電子、數據中心、電網與電信 基礎設施以及汽車電力電子，進而維持高性能與可靠性。
為何選擇我們的 GaN 技術？
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以 GaN 解鎖更高功率密度與效率
隨著電源需求增加，GaN 的採用也持續加速新一代架構的發展。我們完全整合的 GaN 功率級將 GaN HEMT、驅動器、保護與控制整合在單晶片解決方案中，專為數據中心、伺服器電源、太陽能逆變器、工業系統、汽車等應用所設計。
- 可為更小的磁性元件與更高的功率密度實現高達 1MHz 的高切換頻率。
- 減少切換損耗以提升效率並簡化偏壓電路。
- 整合驅動器與保護功能，以簡化設計與減少迴路寄生。
Achieving GaN Products With Lifetime Reliability
3.6kW，54V 單相 AC 轉 DC 整流器參考設計，皆採用 GaN 開關
提升性能，&簡化電源供應設計
我們採用整合式 GaN 技術的 AC/DC 產品專為新一代應用而設計，包括轉接器、電器、伺服器電源和充電器。透過整合 UCG28826 等高性能 GaN HEMT，這些解決方案可提供領先業界的功率密度、高效率和低待機功耗。
- 透過自偏壓和無輔助繞組感測簡化設計並提升效率。
- 透過整合高電壓啟動、X 電容器放電與保護功能，降低 BoM 成本。
- 支援 EMC 相容性，包括準諧振切換、突衝模式運作、電壓轉換速率控制。
無輔助 GaN 返馳式轉換器如何解決 AC/DC 變壓器設計挑戰 (Rev. A)
具有自偏壓 GaN 返馳的 65W USB-C® 充電器示範
USB 電力傳輸充電器參考設計（採用自偏壓 GaN 返馳式轉換器）
具備整合式 GaN FET 的降壓與升壓轉換器
這些解決方案專為更小、更輕且更有效率的電源系統而設計，可減少在尺寸、效率和性能之間的傳統取捨。透過運用先進的 GaN 技術，工程師將可實現比矽基設計更高的性能。
- 以更小的解決方案尺寸提供更高功率。
- 為嚴苛的高功率應用實現高效率。
- 透過將 GaN FET、控制器、驅動器和靴帶式電路整合在單一封裝中，簡化設計。
48V–12V GaN 功率 2kW 四相降壓轉換器，1/4 磚型電源模組參考設計
3V 至 42V 同步 GaN 升壓轉換器參考設計
驅動器實現更高效率、更高功率密度&流暢控制
我們的整合式 GaN 馬達驅動器包括領先業界的 GaN 智慧型電源模組 (IPM)，可實現 >99% 逆變器效率、提升熱性能並將功率損耗降到最低。針對家用電器、機器人、電動自行車、無人機和電動工具等應用，我們的 GaN 驅動器可提供卓越的諧波控制，實現更安靜的操作、更流暢的性能以及精確的馬達控制。這可降低系統成本、能源消耗，並實現符合效率需求的精巧設計。
- 透過整合式 GaN 半橋功率級，將 PCB 尺寸縮小 50% 以上。
- 在高切換頻率 (100kHz) 下，可將功率損耗降低多達 50%。
- 將失效時間 (<150ns) 降至最低，並將切換最佳化，以減少電流失真進而獲得更好的聲音效果。
具有工業通訊參考設計的 48V 1kW 機器人關節馬達控制
尋找資源以開始着手
使用 TI GaN 徹底改變高電壓電源
使用 TI GaN 徹底改變您的高電壓系統。觀看影片，了解我們的 GaN 技術如何協助工程師縮短高壓電源轉換設計的上市時間，同時降低系統成本和環境影響。
GaN 將顛覆電源管理的三個原因
1.3kW GaN 圖騰柱功率因數校正和馬達逆變器參考設計
48V–12V GaN 功率 2kW 四相降壓轉換器，1/4 磚型電源模組參考設計
本參考設計為 2kW 高功率密度的 48V 至 12V 閉環匯流排轉換器，採四相降壓架構，適用於企業級運算應用。在 48V 輸入電壓下，本設計達成超過 98% 峰值效率與 97.5% 全負載效率。本設計採用 LMG3100R017，為 TI 高效能氮化鎵 (GaN) 功率級元件之一。控制電路採用 UCD3138A 高效能微控制器，封裝形式為 40 腳 QFN。
具有工業通訊參考設計的 48V 1kW 機器人關節馬達控制
此參考設計採用 TI Sitara™ MCU- AM261x 裝置處理工業乙太網路連線馬達驅動。此設計使用直徑 70mm 的印刷電路板 (PCB) 以驅動人形機器人關節（48V，1kW Eyoubot 馬達）。此設計展示了精巧的外形和簡化的整合平台。此平台包括一個使用三個 DRV7167 半橋 GaN 馬達驅動功率級的高功率密度區段、一個使用 AM2612 500MHz R5F 核心 MCU 和 AMC0106 功能隔離的 ΔΣ 調變器的準確即時控制級，以及透過工業乙太網路運作的高頻寬通訊。
精選應用
推動電信與伺服器電源轉型，以滿足未來的運算需求
使用我們的 GaN 裝置，設計適用於儲存、雲端與高性能運算的電信與伺服器電源系統。這些裝置有助於滿足支援最高 80 PLUS® Titanium 標準的嚴苛效率要求，並可實現超過 99% 的功率因數校正 (PFC) 效率。在隔離式 DC/DC 轉換器中實現超過 500kHz 的切換頻率，並透過整合式設計縮減磁性元件尺寸，同時將寄生損失降到最低
可變頻率、ZVS、5-kW、GaN 架構、二相圖騰柱 PFC 參考設計
具 16-A 最大輸入的 3-kW、180-W/in3 單相圖騰柱免橋接 PFC 參考設計
此參考設計展示了使用 C2000 F28003x 和 F28004x 微控制器控制連續導通模式圖騰柱功率因數校正轉換器 (PFC) 的方法。PFC 在電網連接 (電流控制) 模式下也可用作逆變器。轉換器的設計可支援 16-ARMS 最大輸入電流及 3.6 kW 最大功耗。具有整合式驅動器與防護的 LMG3522 頂端冷卻 GaN 產品可實現更高效率，並可縮減電源供應器尺寸和複雜性。基於 F28004x 或 F28002x 的 C2000 控制器可用於所有進階控制，例如快速繼電器控制和反向電流保護。此設計支援適應性失效時間以提升效率、在輕負載情況下加強功率因數的輸入電容方案，以及在 PFC (...)
3.6kW，54V 單相 AC 轉 DC 整流器參考設計，皆採用 GaN 開關
以無與倫比的效率和密度徹底改變能源儲存
使用 GaN 裝置設計太陽能與儲能系統，以實現更小、更有效率的 AC/DC 電源轉換。GaN 可實現雙向功率流，進而將能源儲存無縫整合至太陽能逆變器中，並減少對電網的依賴。這些解決方案可提供比傳統轉換器高出 3 倍的功率密度 (>1.2 kW/L)，且透過高頻 GaN 切換 (140kHz)，密度比 SiC FET 高 20%。與 2 級 SiC 設計相比，GaN 技術透過更小的磁性元件和更簡單的拓撲可降低系統成本。
以 GaN 為基礎，具備有線與無線通訊功能的 600W 太陽能優化器參考設計
此參考設計為太陽能最佳化工具，可支援高達 80V 的輸入電壓及 80V 的輸出電壓，並提供高達 18A 的輸出及輸入電流。此設計使用可配置的四開關降壓升壓轉換器，將面板電流升壓或降壓至串列電流。旁路電路採用智慧型二極體控制器架構設計。
此參考設計包括電源線通訊 (PLC)，同時具備無線通訊功能。數位控制和通訊皆在單一 C2000™ 微控制器 (MCU) 中執行。
為日常裝置提供無與倫比的性能
我們的整合式低功率 GaN 裝置可為日常消費應用提供卓越的功率密度和效率優勢，例如行動電話和筆記型電腦變壓器、電視電源供應單元和 USB 壁式插座等。這些解決方案的系統效率超過 95%，因此可將消費性 AC/DC 解決方案尺寸縮減多達 50%，而其整合式電流感測功能則可進一步提升效率，並將印刷電路板體積縮減到最小。
具有整合式 GaN 的通用 AC 輸入 65W 薄型 AC/DC USB PD 充電器參考設計
65W 雙埠 USB 電力傳輸充電器參考設計（採用自偏壓 GaN 返馳式轉換器）
此參考設計為搭載自偏壓氮化鎵 (GaN) 返馳的 65W 雙埠 USB PD 快充充電器。此設計可在 90VAC 至 264VAC 間提供 65W 全額定功率，並可滿足效率標準與規範，例如針對在 25%、50%、75%、100% 下之平均效率的 DoE Level VI 和 CoC V5 Tier 2 效率標準，同時也可達到低待機功耗。AC-DC 級返馳轉換器 UCG28826 具有 VCC 自偏壓，並可免除對附屬線圈及相關 VCC 整流器電路的需求，進而簡化電路。DC-DC 級降壓轉換器 TPS56837HA 切換頻率以 500kHz 運作，可進一步將降壓級尺寸縮減至最小，產生每立方公分 (...)
以我們的 GaN 技術，在電動車中實現高功率密度
混合動力 (HEV) 和電動車 (EV) 中的新一代單相 AC、板載充電器 (OBC) 和高至低電壓 DC/DC 轉換器利用 GaN 電源裝置實現更高的切換頻率並縮小磁性元件尺寸，從而提供比矽及 SiC 型替代產品更優異的功率密度。這些解決方案在同等體積下可提供比 SiC 更多的功率，其中，CLLLC 的切換頻率超過 500kHz，PFC 則超過 120kHz，同時實現 96.5% 的系統級綜合效率，並採用可大幅簡化系統級設計的整合式閘極驅動器。
15kW 至 30kW、雙向、三相帶中性線之基於 GaN 的飛馳電容器參考設計
此參考設計提供了一個設計範本，用於實現基於氮化鎵 (GaN) 的三階層、三相帶中性線飛馳電容器功率級。使用快速切換功率裝置可在同等 125kHz 頻率進行切換、減少濾波器的磁性元件尺寸，以及提升功率級的功率密度。此多階層拓撲結構允許在最高達 900V 的較高直流匯流排電壓下使用 650V 額定功率裝置。電晶體上的較低切換電壓應力減少了切換損耗，從而實現滿功率下 98.9% 的效率。
利用我們的 GaN 裝置，在加熱、通風與空調 (HVAC) 和電器的馬達驅動中，實現更高電源效率與更小外形尺寸
為滿足全球嚴格的能源標準，有效率的馬達驅動對電器和 HVAC 系統來說至關重要，而我們的 GaN 功率級和智慧型電源模組 (IPM) 產品組合則可提供比 IGBT 和 MOSFET 更高的效率，有效縮減系統尺寸和成本。這些解決方案可透過降低切換損耗實現效率超過 99% 的馬達驅動功率級，而其小巧尺寸、高度整合和自然冷卻能力，可進一步將系統尺寸與費用降至最低，同時提供改善的聲音效果，高達 60kHz 的更高切換頻率，以及更低的失效時間。
250W 馬達逆變器參考設計
此參考設計為用於主要電器或類似應用的 250W 馬達驅動器，設計中呈現無散熱器的 GaN IPM DRV7308 架構高效率馬達逆變器，還展示了具有 UCC28911 的低待機功耗設計。此參考設計展示透過具有 FAST™ 軟體編碼器或 eSMO 的三相 PMSM 來實作無感測器 FOC 控制的方法。此參考設計採用模組化設計，在同一個主機板上同時支援 C2000™ MCU 和 MSPM0 系列微控制器子板。此參考設計提供的軟硬體皆經過測試且隨時可用，有助於加快開發至上市時間。設計詳細資訊和測試結果可在此設計指南中找到。
180VAC 至 275VAC 輸入、96W-24W AC/DC 返馳式自偏壓 GaN 參考設計
此參考設計為電源供應器，4 秒內平均 24V 1A，可高達 96W。此設計支援需要解決高峰值功率的所有情況，例如馬達驅動或過渡電源負載。整合式準諧振控制器、氮化鎵 (GaN) 開關與自偏壓區段在維持低待機損耗的同時，提供高效能，並且免除變壓器上輔助繞組的需求。簡易變壓器結構可降低電感洩漏，並透過減少減震器損耗來提升效率。此外，移除輔助繞組及其相關元件，可降低 BOM 成本並減少 PCB 佔用空間。
準諧振 GaN 返馳參考設計
此參考設計可從 195VAC 至 265VAC 輸入產生具 2.5A 負載電流的 24V 輸出。此設計使用自偏壓氮化鎵 (GaN) 返馳 UCG28826。此設計可提供 60W 輸出功率。此設計不需要輔助變壓器繞組，因為此裝置整合了自偏壓和無輔助感測方案。此設計可在全負載情況下以 130kHz 切換頻率運作，並降低中或輕負載的切換頻率，以維持高效率。