GaN: Verschieben wir die Grenzen für Leistungsdichte & Effizienz
Entwickeln Sie schnellere, kühlere Systeme mit niedrigerem Energieverbrauch und geringerem Platzbedarf
Was ist Galliumnitrid (GaN)?
Galliumnitrid (GaN ist ein Halbleiter mit großem Bandabstand, welcher eine höhere Leistungsdichte und einen besseren Wirkungsgrad ermöglicht, als traditionelle Silizium-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransitoren (MOSFETs) und Bipolartransitoren mit isoliertem Gate (IGBTs). GaN verarbeitet Strom effizienter als reine Silizium-Lösungen, verringert den Leistungsverlust in Stromwandlern um 80 % und minimiert den Bedarf an zusätzlichen Kühlkomponenten. Indem mehr Leistung auf kleinerem Raum Platz findet, ermöglicht GaN Ihnen die Entwicklung kleinerer und leichterer Systeme.
3 Gründe, warum GaN das Power-Management verändert
Galliumnitrid ersetzt Silizium in einer wachsenden Zahl von Anwendungen, die eine höhere Leistungsdichte und Energieeffizienz erfordern.
Vorteile unserer GaN-Technologie
Schnellere Schaltgeschwindigkeit als diskrete GaN-FETs
Unsere GaN-FETs mit integrierten Treibern können Schaltgeschwindigkeiten von 150 V/ns erreichen. Diese Schaltgeschwindigkeiten ermöglichen es in Kombination mit einem induktivitätsarmen Gehäuse, Verluste zu senken und ein sauberes Schalten bei minimiertem Überschwingen zu erzielen.
Kleinere Magneten, höhere Leistungsdichte
Unsere GaN-Bausteine ermöglichen schnellere Schaltgeschwindigkeiten und können Sie dadurch dabei unterstützen, Schaltfrequenzen von über 500 kHz zu erreichen. Dies führt zu bis zu 60 % geringerem Magnetismus, verbesserter Leistung und niedrigeren Systemkosten.
Auf Zuverlässigkeit ausgelegt
Unsere GaN-Bausteine sind darauf ausgelegt, Hochspannungssysteme dank eines proprietären GaN-on-Si-Prozesses, mehr als 40 Millionen Stunden an Zuverlässigkeitstests und diverser Schutzfunktionen sicher zu halten.
Dedizierte Designtools und Ressourcen
Verkürzen Sie Ihre Markteinführungszeiten mit unseren GaN-Design-Ressourcen, einschließlich Verlustleistungsrechnern, PLECS-Modellen für die Schaltkreissimulation und Evaluierungsplatinen für Tests und den Betrieb in größeren Systemen.
Die nächste Revolution in der Leistungselektronik ist bereits in vollem Gange.
Revolutionieren Sie Ihr Hochspannungssystem mit GaN von TI. Sehen Sie, wie unsere GaN-Technologie es Ingenieuren ermöglicht, die Markteinführungszeit für Hochspannungsumwandlungsdesigns zu verkürzen und gleichzeitig die Systemkosten und die Umweltbelastung zu senken.
Entdecken Sie die empfohlenen Anwendungen
Erreichen Sie die 80 Plus® Titanium-Standards mit einer Gesamtenergieeffizienz von 96,5 % und einer Leistungsdichte von über 100 W/in^3 mit der GaN-Technologie von TI
Entwickeln Sie Telekommunikations- und Serversysteme unter Verwendung unserer GaN-Bausteine, welche Speicher, cloudbasierte Anwendungen, zentrale Rechenleistung und mehr unterstützen. Um Ihren Designanforderungen für höhere Energieeffizienz zu entsprechen, sind unsere Designs in der Lage, die 80® Plus-Titanium-Standards zu erfüllen und Wirkungsgrade der Leistungsfaktorkorrektur (PFC) von über 99 % zu ermöglichen.
Vorteile
- >99 % Wirkungsgrad ermöglicht durch GaN in einer brückenlosen Totem-Pole-PFC-Topologie
- Schaltfrequenzen >500 kHz in isolierten Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern ermöglichen schwächeren Magnetismus
- Integrierte Treiber verringern parasitäre Verluste und erleichtern ein einfacheres Design auf Systemebene
Ausgewählte Ressourcen
- PMP20873 – 99 % effizienter 1-kW-GaN-basierter CCM Totem-Pol-Leistungsfaktorkorrektur (PFC)-Wandler – Referenzd
- TIDA-010062 – 1-kW, 80+ titanium, GaN CCM totem pole bridgeless PFC and half-bridge LLC with LFU reference design
- LMG3422R030 – GaN-FET, 600 V, 30 mΩ, mit Integration von Treiber, Schutz und Temperaturmeldung
- LMG3422R050 – GaN-FET, 600 V, 50 mΩ, mit integriertem Treiber, Schutz und Temperaturmeldung
- LMG3411R150 – GaN, 600 V, 150 mΩ, mit integriertem Treiber und Zyklus-für-Zyklus-Überstromschutz
Erzielen Sie mit unserer GaN-Technologie eine Leistungsdichte von mehr als 1,2 kW/l in bidirektionalen AC/DC-Wandlersystemen
Entwickeln Sie mit unseren GaN-Bausteinen durch Solar- und Windenergie betriebene Systeme, welche Sie bei der Entwicklung kleinerer, effizienterer Wechselstrom/Gleichstrom-Wechselrichter und Gleichrichter sowie Gleichstrom/Gleichstrom-Wechselrichter unterstützen. Mit durch GaN aktivierter bidirektionaler Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlung können Sie Energiespeichersysteme in Solarwechselrichter integrieren und dadurch die Energieabhängigkeit vom Stromnetz verringern.
Vorteile
- 3 Mal höhere Leistungsdichte (>1,2 kW/L) und geringeres Gewicht als bestehende Wechselstrom/Gleichstrom- und Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler.
- Die Schnellschalteigenschaften von GaN bei 140 kHz erhöhen die Leistungsdichte gegenüber SiC-FETs um 20 %
- Vergleichbare Systemkosten durch kostengünstigere Magneten gegenüber 2-stufiger SiC-Topologie
Ausgewählte Ressourcen
- TIDA-010210 – Bidirektionaler dreiphasiger 11-kV-ANPC basierend auf einem GaN-Referenzdesign
- LMG3422R030 – GaN-FET, 600 V, 30 mΩ, mit Integration von Treiber, Schutz und Temperaturmeldung
- LMG3522R030-Q1 – GaN-FET, 650 V, 30 mΩ, mit Integration von Treiber, Schutz und Temperaturmeldung für die Automobilin
- LMG3422R050 – GaN-FET, 600 V, 50 mΩ, mit integriertem Treiber, Schutz und Temperaturmeldung
Ermöglichen höhere Kanaldichte und geringere Wechselstrom/Gleichstrom-Wandlergröße in Batterieprüfsystemen mit der GaN-Technologie von TI
Verringern Sie die Größe von Wechselstrom/Gleichstrom-Netzteilen mit unseren GaN-FETs mit integrierten Gate-Treibern. Unsere GaN-Bausteine schalten mit einer höheren Frequenz als MOSFETs und SiC-FETs. Dies verbessert die Kanaldichte der Prüfausrüstung drastisch und ermöglicht schnellere Einschwingzeiten der Netzteile.
Vorteile
- >99 % Wirkungsgrad ermöglicht durch GaN in einer brückenlosen Totem-Pole-PFC-Topologie
- >Schaltfrequenz von 200 kHz in der Gleichstrom/Gleichstrom-Stufe, was einen schnelleren Übergang von Ladung zu Entladung innerhalb von 1 ms ermöglicht
- Integrierte Treiber verringern parasitäre Verluste und ermöglichen ein einfacheres Design auf Systemebene
Ausgewählte Ressourcen
- TIDM-02008 – Bidirektionaler GaN CCM Totempol-PFC mit hoher Dichte und C2000™ MCU
- PMP40690 – Interleaved-CCM-Totem-Pole-Referenzdesign, 4 KW, mit brückenloser PFC-Schaltung C2000™ MCU und GaN
- LMG3422R050 – GaN-FET, 600 V, 50 mΩ, mit integriertem Treiber, Schutz und Temperaturmeldung
- LMG3410R070 – 600-V 70 mΩ GaN mit integriertem Treiber und Schutz
Ermöglichen Sie eine hohe Leistungsdichte in Elektrofahrzeugen mit der GaN-Technologie von TI
Die nächste Generation von auf der Platine integrierten Ladegeräten (OBCs) und Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler von hoher to niedriger Spannung in Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEV) und Elektrofahrzeugen (EV) verwenden GaN-Leistungsbausteine zum Schalten bei höheren Frequenzen und zum Verringern der Größe der Magneten. Diese höhere Schaltfrequenz und die geringere Baugröße führen zu einer höheren Leistungsdichte im Vergleich zu OBCs auf Silizium- und SiC-Basis.
Vorteile
- Leistungsdichte von 3,8 kW/l, wodurch bei gleichem Volumen gegenüber SiC eine höhere Leistung erzielt wird
- >500 kHz Schaltfrequenz für CLLLC und 120 kHz für PFC
- Kombinierter Wirkungsgrad auf Systemebene von 96,5 %
- Ein integrierter Gate-Treiber vereinfacht das Design auf Systemebene
Ausgewählte Ressourcen
- LMG3522R030-Q1 – GaN-FET, 650 V, 30 mΩ, mit Integration von Treiber, Schutz und Temperaturmeldung für die Automobilin
- GaN-Based, 6.6-kW, Bidirectional, Onboard Charger Reference Design – Test report
- Thermal Design and Performance of Top-Side Cooled QFN 12x12 Package – Application note
- POWERSTAGE-DESIGNER – Power Stage Designer™-Softwaretool der am häufigsten verwendeten Schaltnetzteile
Erzielen Sie mit unseren GaN-Bausteinen eine höhere Energieeffizienz und einen kleineren Formfaktor bei PFC-Leistungsstufen für Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HLK) und Haushaltsgeräte
Leistungsstufen zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC) sind für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensysteme (HLK-Systeme) erforderlich, um neue Energiestandards wie zum Beispiel EN6055, zu erfüllen. Im Vergleich zu Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) weisen GaN-Leistungsstufen einen höheren Wirkungsgrad auf, was die Größe von Magneten und Kühlkörper sowie die Gesamtsystemkosten verringert.
Vorteile
- Eine hohe Schaltfrequenz von bis zu 60 kHz verringert die Größe der Magneten
- Geringere Schaltverluste führen zu Leistungsstufen mit einem Wirkungsgrad >99 %
- Die geringe Größe und die Möglichkeit zur natürlichen Kühlung verringern die Größe und Kosten des Designs
Ausgewählte Ressourcen
- TIDA-010203 – Einphasen-Totem-Pole-PFC, 4 kW – Referenzdesign mit C2000 und GaN
- TIDA-010236 – 4-kW-GaN-Totem-Pole-PFC-Referenzdesign für Haushaltsgeräte
- LMG3422R030 – GaN-FET, 600 V, 30 mΩ, mit Integration von Treiber, Schutz und Temperaturmeldung
- LMG3422R050 – GaN-FET, 600 V, 50 mΩ, mit integriertem Treiber, Schutz und Temperaturmeldung
Erfolgsgeschichten von Kunden
Erfahren Sie, was unsere Kunden über die GaN-Technologie von TI zu sagen haben und wie sie ihnen dabei hilft, kleinere, zuverlässigere und effizientere Hochspannungsdesigns zu realisieren.
Chicony Power
„GaN bringt revolutionäre Veränderungen für Stromversorgungsdesigns. Seine Hochfrequenz-Schaltcharakteristik und die niedrigere Leitungsimpedanz sind die ausschlaggebenden Faktoren für die Verbesserung des Wirkungsgrads und die Reduzierung der Größe von Stromversorgungsprodukten, was zu einer erheblichen Reduzierung des Energieverbrauchs und des Materialeinsatzes in Stromversorgungsprodukten führt und neue Möglichkeiten für die umweltfreundlichen Designkonzepte von Chicony Power eröffnet.“
- Yang Wang | Chicony Power, VP R&D
LITEON
„LITEON hat die Herausforderungen bei der Entwicklung der neuen Generation von High-End-Servernetzteilen mit dem besten F&E-Team und den fortschrittlichsten Materialtechnologien angenommen. LITEON hat sich einen Vorsprung erarbeitet und durch den Einsatz der GaN-Lösungen von TI die Energiesparanforderungen von Rechenzentren erfüllt.“
- Todd Lee | LITEON Technology, RD Senior Director, Cloud Infrastructure Platform & Solution
Delta
„Die Verwendung von GaN ermöglicht es in Kombination mit der Kernkompetenz von Delta (Electronics) in hocheffizienter Leistungselektronik, die Leistungsdichte zu maximieren, ohne die Energieeffizienz negativ zu beeinflussen. Letztendlich öffnet die GaN-Technologie die Tür zu einer neuen Welt von Produkten, deren Verwirklichung bisher nicht möglich gewesen ist.“
- Kai Dong | Delta Electronics, R&D Manager of Custom Design Business Unit
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Entwickeln mit GaN-Bausteinen
Unser Sortiment an GaN-FETs mit integriertem Treiber und Schutz kann Ihnen dabei helfen, eine hohe Leistungsdichte mit lebenslanger Zuverlässigkeit und niedrigeren Systemkosten als Lösungen anderer Hersteller zu erreichen.
Vervollständigen Sie Ihr GaN-Design
Unabhängig davon, ob Sie die Effizienz steigern, die Zuverlässigkeit verbessern oder elektromagnetische Störungen verringern möchten, unser Sortiment an Begleitbausteinen zielt darauf ab, die Leistung Ihres GaN-Systems zu maximieren.
Setzen Sie Ihr Hochspannungsdesign fort
Die Entwicklung effizienter Hochspannungswandlungssysteme ist nur eine von vielen Herausforderungen, die sich mit der Arbeit an Hochspannungsanwendungen ergeben. Besuchen Sie unsere Hochspannungstechnologie-Seite, um mehr über unsere Leistungswandlung, Strom- und Spannungsmessung, Isolierung und Echtzeit-Steuerungstechnologien zu erfahren und die Vorteile zu entdecken, die Sie bei Ihrem nächsten Hochspannungs-Design mit TI wählen können.