原创 技术前沿：TI加快GaN技术的推广应用

作者： Steve Tom

在德州仪器不断推出的“技术前沿”系列博客中，一些TI全球顶尖人才正在探讨目前最大的技术趋势以及如何应对未来挑战等问题。

相较于以往使用的硅晶体管，氮化镓 (GaN) 可以让全新的电源应用在同等的电压下以更高的转换频率运行。这意味着，在同样的条件下，GaN可实现比基于硅材料的解决方案更高的效率。
 

TI日前发布了LMG5200，随着这款全集成式原型机的推出，工程师们能够轻松地将GaN技术融入到电源解决方案中，从而进一步突破了对常规功率密度预期的限值。基于数十年电源测试方面的专业知识，TI已经对GaN进行了超百万小时的加速测试，并且建立了一个能够实现基于GaN电源设计的生态系统。

GaN将在电源密集的地方找到用武之地。因为它能够在保持或提升效率的同时，使电源更小巧。目前，GaN正被设计用于电子电源中，电子电源将电力在交流和直流形式间进行转换，改变电压电平，并执行一定的功能来确保洁净电能的可用性。对于某些产品来说，GaN与性能直接相关，它所发挥的作用只取决于不同的应用。

这项技术能够影响到人们插入到墙上电源插座中的任何设备，例如个人电脑适配器、音频和视频接收器以及数字电视等。插墙式适配器占用了大量的空间并且不太雅观，而它们因发热所浪费的电量也不可小视。GaN可以在很大程度上缓解这些问题，并节省电费。

在音频应用中，性能会被无意间进入音频信号的电噪声所影响。而GaN具有的较低电容可通过最大限度地减小寄生振铃并优化转换次数来将失真降到最低，从而有助于尽可能地较少噪声。

在数据中心和服务器中，GaN减少了为云端供电的电源损耗。此外，GaN在缩小电源解决方案尺寸方面所具有的功能将为更多的处理器、存储器或存储提供空间。

对于那些专注于网络交换设备电信电源的客户，他们也有着同样的顾虑。研发全新的更高电压架构以减少配电损耗并充分利用GaN实现更低电压的一步转换是目前行业发展的趋势，而之前在相似的硅材料解决方案中，这种转换的效率并不高。例如，在基站中，客户可以通过保持标准48V电压并将该电压直接转换为数字电路所需要的电压电平来减少功率损耗。目前常见的架构则会先将电源电压从48V减少到12V，随后进一步将电压降低到数字电路所需要的电压电平。现在，客户可以使用更少的转换器，从而减少功率损耗。

在未来的几年内，GaN可以在提供更大输出功率的同时减小适配器尺寸。随之而来的将是易于携带，同时又支持更高容量电池的插墙式适配器，这些大容量电池可支持更长的运行时间，以及为更大以及效果更佳的显示器供电。

客户也将能够把TI的产品用于多种汽车、工业和无线充电产品，并为它们提供更多的性能。TI也正在与太空领域的客户进行接洽，探讨宽温度范围和辐射方面的应用。

TI也将努力开发出全新类型的转换器、电机驱动和系统。

LMG5200与众不同之处

LMG5200原型机由一个高频驱动器和两个半桥配置的GaN FET组成，这一切都采用了易于使用的四方扁平无引线 (QFN) 封装，并且能帮助电源设计人员迅速发挥这一材料的真正优势。

为了给GaN创造广阔的市场发展空间，TI致力于帮助客户简化这款产品的使用性，并且优化其性能。我们深知，TI必须另辟蹊径。通过将GaN FET与高性能驱动器进行共同封装，我们能够在一个模块内提供惊人的性能。

TI也力求使GaN器件更加的智能化。我们一直在努力让器件更加智能，以降低解决方案的复杂程度，从而使我们的客户能够专注于那些能够实现最大价值的方面。正因如此，TI推出了LMG5200，使客户能够将GaN轻松融入到电源解决方案中，并充分利用GaN所具有的优势。

这项技术的发展将永无止境，这也将帮助TI的客户找到一种创新的方法来实现更高的效率，同时也促使我们拓展思路，另辟蹊径。TI将系统组件和行业专业知识很好地融合在一起，为我们在这个领域取得成功提供了保障，同时TI也正针对电源应用领域加速采用并推广拥有合适的封装方式、高性能以及高可靠性的GaN技术，从而为它提供更广阔的市场发展空间。