功率GaN:高效功率转换的需求

哗啦啦~ 2020-08-06 11:14:58 1707

随着社会压力不断增大,越来越多的立法要求减少二氧化碳的排放。这一趋势推动汽车、电信等行业加大投资,以提高电源转换效率和电气化水平。功率氮化镓(GaN)技术不但表现出极大的性能优势,还能为各类功率转换应用带来一系列优势,尤其是在电动汽车中。

汽车行业的电气化可能是功率 GaN 技术的最大受益者。xEV 的功率损耗会影响续航里程,而这正是电动汽车的关键问题。因此高效的功率转换对于全电动汽车 (xEV) 的成功至关重要。此外,更加高效的功率转换减少了使用昂贵冷却系统进行散热的需求,降低了车辆的重量和系统的复杂性,从而潜在地增加续航里程。除了这些方面,提高功率转换效率还可以为汽车的许多其他系统带来好处,包括:

▶ AC/DC车载充电
▶ DC/DC功率转换
▶ DC/AC逆变器以驱动牵引电动机

例如,将 200 kW 逆变器的效率从 95% 提高到 99%,就可以将满负载下的功率损耗从 10 kW 降低到2 kW,仅为原来的五分之一。这样一来,不但损耗可以减少 8 kW(由此提高有用的牵引功率),而且降低昂贵冷却系统的需求,还可以减少冷却能量消耗以及冷却系统的尺寸和重量。这样就能实现更长的行驶里程,或是使用更小的电池达到相同的里程。

不止于效率

功率 GaN FET 克服了现有技术的许多限制,例如基于 Si 的绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 和 Si 超结 (SJ) 解决方案。功率 GaN 解决方案没有反向恢复损耗,并可实现非常低的开关损耗和更低的导通损耗。它们还可在高电压下提供低导通电阻(Rdson),具有出色的开关品质因数。


△ 隔离 DC-DC(双向)


△ 使用 GaN FET 的牵引逆变器

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