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      是时刻采用氮化镓功率器件设计DC/DC转换器了
      来源: EET电子工程专辑 日期: 2019-4-22 浏览次数: 523

      功率半导体是高效电源转换的重大部分。实际上,能源转换系统存在于所有现代电子产品中,伊使用包括工业、面包车、消费、治疗或航空航天等。它们主要存在于资源、照耀控制和电机驱动器中。

      据Yole Développement统计,2017年功率器件市场之营收约为300京瑞郎,其中超过半数之营收来自电源集成电路。到2022年,这一市场之营收预计将加强到约350京瑞郎。

      随着全球生活水准的飞跃增长,游乐业需求也在相应提高。为了削减核电、木材、燃煤、天然气电厂对环境的影响,咱必须有效利用电力。另外,随着人们对计算机处理能力、面包车燃油经济性、出租车和无人机行驶距离、灯具能耗等要求越来越高,在可预见的前途,人人对更低成本、更小面积、更便捷电源系统之需要将会持续巩固提高。

      数据中心用电量惊人,要求高效的风源架构和优化的风源转换技术

      数据中心及林业系统是电子基础设施的要害成员,与我们的家常生活息息相关。随着技术融入到我们的生存,咱觉得这理所当然,可是,就像冰山一样,咱看不到大部分之电子基础设施。该署基础设施的软件部分,包含着数百万个微处理器、数量存储器、出口数据总线及辅助逻辑电路。

      每个处理器可能包含数十亿个微小的购并晶体管电路。该署极小的器件用电量微乎其微,干活电压范围通常是下数伏特到1V以下。而数据中心可以利用数千个计算机,这意味着同一时间使用了万亿个晶体管!因而,数据中心所需的零售业将会是下数兆瓦到数十兆瓦。现阶段,数据中心所需的零售业是4160V三相交流电压或13. 8kV。这对于需要很低电压及相当精确电压的信息处理硬件来说,是一体化不方便的。因而,咱必须找出高效的风源架构并利用优越的风源转换技术,据此可以快捷地降压至1V。

      实际上,游乐业昂贵,而且数据中心的储量惊人。如果要贯彻大于1000∶1的电压转换比,必须采取多级电源转换,而在每一级的风源转换过程中,城市流失若干能量,据此增加了全体系统之本金。流失的功效就是热量,必需除去。这需要有效的散热管理,一般说来是运用空调,但这会推高用电量及进一步增长资金。迅速电源转换可显著地降落电费开支, 经费开支就是构成数据中心最大的本金。到2020年,咱预计在孟加拉国的数据中心的总耗资将高达730京kWh, 有效我们着重不可能采取低效的供电架构。

      在这数年间,核电界十分关心下48V总线电压转到一般是1V或以下电压的载荷点应用。说到底一级的风源转换是最艰苦之,也是时下以来最低效的,大约会流失掉15%的总能量,如果能将这些能量用于数字芯片,就足以提高收益。

      氮化镓实现显著性能提升,而达到其极限之前仍可以增强效率约300倍

      成百上千工程师提问关于氮化镓(GaN)及碳化硅(SiC)的异同。GaN和SiC都是宽带隙半导体,因而可以在更小、更快的器件中处理比硅更多的直径。GaN的一个额外优点是可以在器件表面产生二维电子气(2DEG)。这种2DEG可以行使横向GaN器件更快地传导电子,并行使他电阻比Si或SiC更低。走向器件的方方面面电气连接与有源器件在同一平面上。不同之利用具有不同之电压要求。顶电压要求超过600~900V时,走向器件就行不通了。笔直GaN器件(燃气连接在顶部和底部)没有2DEG,因而他性质就更贴近于SiC。随着垂直SiC二极管和晶体管的成熟度越来越高,SiC开展主导约900V上述的利用。然而, 一般,900V以下的市场更大,这也是宜普(EPC)现阶段在回答的市场。

      GaN器件才刚刚开始在资源转换领域崭露头角。值得注意的是,功率晶体管在过去短短几年取得了举足轻重进展,导通电阻有了大幅改善。即便如此,现阶段市场上最好的硅基GaN晶体管也比Si的说理极限要好得多,而且在到达其极限之前仍然可以增进效率约300倍。

      硅基GaN艺术对于集成来说也是异样好的候选对象。当今,咱已经有基于硅基GaN的单方面片半桥器件。前途还将有总体的片上系统(SoC)功率器件,而在资源转换应用中实质上可以废弃使用分立晶体管。

      总结

      氮化镓功率器件的出现,转移了业界的娱乐规则。相比之下基于传统硅MOSFET器件的解决方案,基于氮化镓器件的解决方案更便捷、占板面积更小,而且成本更低。

      咱业界的共同目标是希望每一个崭新设计都得以实现节能、更低的本金及更高的频率,据此设计出更优惠的数据中心。现阶段有越来越多之营业所制作基于氮化镓技术之DC/DC能源转换产品,因而可以预料,更便捷、更具成本效益的前途,副今天开始!

       

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