PI家族再添一员，全新1250V氮化镓开关IC发布！
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随着人们对高功率器件的性能要求越来越高，尤其是对宽禁带半导体材料的迫切需求，使得氮化镓（GaN）正在迅速取代基于硅（Si）的功率产品，成为开关电源领域的新宠儿。
作为全球领先的高压集成电路供应商，Power Integrations（以下简称“PI”）自然也看到了这一趋势。近几年，PI围绕氮化镓技术，已经先后推出了750V和900V耐压的PowiGaN™开关器件；而如今，PI为了进一步提高开关电源的效率和可靠性，又全新开发了一款单管氮化镓电源IC——InnoSwitch™3-EP 1250V IC，旨在满足工业用电的更高需求和期望。
此前，PI基于自行研发的氮化镓技术——PowiGaN™，总共开发了5个系列的芯片产品，包括InnoSwitch3-CP、EP、Pro、MX和LYTSwitch-6。凭借高集成、高效率、高可靠性等特点，InnoSwitch3 PowiGaN™系列一经面世，就获得了客户和市场的一致好评。而此次推出的1250V产品，则是PI旗下InnoSwitch恒压/恒流准谐振离线反激式开关IC产品系列的最新成员。
据PI技术培训经理Jason Yan介绍，PI之所以选择开发1250V耐压的开关器件，是因为1250V的PowiGaN™具有更高的电压裕量，以及更出色的耐用性和可靠性，适用于很多更高输入电压的应用，而即使在输入电压不稳定的情况下，也能对其提供保护，保证整体电源的可靠运行。
至于为什么选择氮化镓作为开关器件的基底材料，PI则有着自己的考量。
我们都知道，氮化镓作为第三代半导体材料，具有比硅（Si）、碳化硅（SiC）更突出的优势。例如，氮化镓可以承受更高的工作电压，这意味着其功率密度及可工作温度也相对更高。也就是说，氮化镓具有高功率密度、低能耗、适合高频率、支持更高环境温度工作等特点，能够在更高的电压下提供更低的损耗，并且在开关切换时使用的能量更少。
另外，氮化镓开关器件的体积也相对较小，电源设计人员能够在很宽的输入输出电压范围内实现更高的开关频率，同时在较小的物理尺寸上达到期望的设计效率。
为了进一步说明氮化镓比硅、碳化硅的性能更好，Jason Yan用一块板子对三者在不同电压下的性能进行了测试。
结果显示，1250V的PowiGaN™开关方案，其效率要比650V的硅开关方案高出1%，其损耗也比传统的硅开关方案减少近一半左右。
Jason Yan指出，PowiGaN™功率变换的效率可以达到93%，这不仅能使工作温度大幅降低，还有助于实现高紧凑度的反激式电源设计。即使在高达85W输出功率的情况下，也无需金属散热片。可以说，在高压反激类的应用当中，PowiGaN™开关要更优于MOSFET。
针对氮化镓器件未来的发展，PI方面坚信，与硅技术甚至是碳化硅技术相比，氮化镓则是一种更加适合于高压开关应用的技术。
除此之外，这款1250V的PowiGaN™还具有同步整流和FluxLink™安全隔离反馈功能，可以稳定输出电压和电流，提升整体电源效率。因此，设计人员在使用新款InnoSwitch™3-EP 1250V IC时，可以非常放心地明确其设计可以工作于1000V的峰值工作电压。
因为1250V的绝对最大值可以满足80%的行业降额标准，这为工业应用提供了巨大的裕量，特别是对那些具有挑战性电网环境的应用尤其重要。因为在这种环境下，耐用性是抵御电网波动、浪涌，以及其他电力扰动的重要防御手段。
最后，在谈及制造工艺时，Jason Yan表示，这款新产品使用的是PowiGaN™共源共栅架构的InnoSwitch3 MCM，也就是多芯片模块技术，通过将所有的晶圆组装在一个封装里，然后内部再用键合线进行互连，这样不仅可以精确控制驱动器的尺寸，其走线电感的最小化还能更好的优化功率开关的性能，从而使性能和可靠性均得到了有效保障。
所谓共源共栅结构的氮化镓器件，实质是一种将处于“常闭”状态的氮化镓器件，与一个低压的MOSFET相串联的器件架构。低压MOSFET的漏极与氮化镓的源极相连，由控制器来控制低压MOSFET的导通和关断，从而对整个高压器件的状态加以控制。
据官方介绍，这样的设计结构有助于进行无损耗的电流检测，这对于精确监测电路中的电流变化非常关键。由于低压MOSFTE与氮化镓开关管是串接的，因而此时只要检测低压MOSFET的电流就可以了。
不仅如此，利用共源共栅结构还可实现自偏置供电，从而简化了电源的设计和可靠性要求。而在故障情况下，也可以通过对低压MOSFET的控制实现对整个功率开关的安全控制，进而保证整个电源工作的可靠性。
另外，共源共栅结构还可以充分利用硅器件当中已经具备的各种功能来满足具体功率应用的需要。要知道，在单一的增强型氮化镓器件当中实现这些功能所需的成本则要高得多。因此，PI将氮化镓与低压场效应晶体管（FET）相结合，形成共源共栅的结构，可以实现更高效、更可靠的功率转换解决方案。
总之，这款1250V的PowiGaN™不仅为客户和市场带来了更多选择，还强化了PI在高压氮化镓技术领域的持续领先地位。可以想象，在PI高压集成电路高能效功率转换技术的创新驱动下，未来的开关电源设计将会更为简单，其性能也将更加可靠。
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