纬湃科技采用英飞凌CoolGaN™晶体管，打造功率密度领先的DC-DC转换器

【2024年8月16日，德国慕尼黑讯】直流-直流（DC-DC）转换器在电动汽车和混合动力汽车中都是必不可少的，用于连接高压电池和低压辅助电路。这包括12 V电源的前大灯、车内灯、雨刮和车窗电机、风扇，以及48 V电源的泵、转向驱动装置、照明系统、电加热器和空调压缩机。此外，DC-DC转换器对于开发更多具有低压功能的经济节能车型也十分重要。TechInsights1的数据显示，2023年全球汽车DC-DC转换器的市场规模为40亿美元，预计到2030年将增长至110亿美元，预测期内的复合年增长率为 15%。其中，氮化镓（GaN）发挥着至关重要的作用，因为它可用于提高 DC-DC 转换器和车载充电器（OBC）的功率密度。因此，领先的现代驱动技术和电气化解决方案供应商纬湃科技（Vitesco Technologies）选择了GaN来提高其 Gen5+ GaN Air DC-DC转换器的电源效率。英飞凌科技股份公司（FSE代码：IFX / OTCQX代码：IFNNY）的CoolGaN™晶体管650 V能够在显著提升整体系统性能的同时，更大程度地降低系统成本并增加易用性。其帮助纬湃科技打造了新一代DC-DC转换器，并为电网、电源和OBC的功率密度（效率超过 96%）和可持续性树立了新标准。

CoolGaN™晶体管650 V

基于GaN的晶体管在高频开关应用中拥有显著优势，但更重要的是其开关速度已从100 kHz提高至 250 kHz 以上。因此，即使在硬开关半桥中，开关损耗也非常低，而且更大程度地降低了热损耗和整体系统损耗。此外，英飞凌的CoolGaN™晶体管具有很高的导通和关断速度，并采用顶部散热TOLT封装。由于该系列晶体管采取空气冷却而非液体冷却，因此降低了整体系统成本。这些650 V器件还提高了电源效率和密度，支持800 V输出功率。其导通电阻（RDS(on)）为50 mΩ，瞬态漏极至源极电压为 850 V，IDS,max和IDSmax,pulse分别为30 A和60 A。

英飞凌科技高级副总裁兼GaN系统业务线负责人Johannes Schoiswohl表示：“很高兴看到像纬湃科技这样的行业领导者采用英飞凌GaN器件并在应用中不断创新。如同这次从液冷系统转变为风冷系统一样，GaN的巨大价值在于它改变了范式。”

通过GaN晶体管，纬湃科技设计出具有被动冷却功能的Gen5+ GaN Air DC-DC转换器，降低了总体系统成本。GaN器件还能简化转换器设计和机械集成，使DC-DC转换器能够灵活地安装在车辆中，减少了制造商的工作量。使用GaN晶体管还可将转换器的功率提升至 3.6 kW，功率密度提升至 4.2 kW/l以上。与 Gen5 液冷转换器相比，Gen5+ GaN Air DC-DC 转换器的效率超过 96%，热性能得到改善。它们可在14.5 V 连续电压下提供 248 A 的两相输出。相位能够合并，以实现最大输出功率，还可以在部分负载的工况下关闭一个相位，并在两个相位之间交错开关频率。此外，通过串联切换两个相位的输入，基于CoolGaN™功率晶体管650 V的转换器能够在不超出半导体器件阻断电压上限的情况下实现800 V架构。该系列转换器的另一个特点是采用隔离式半桥拓扑结构，包括一个基于GaN的半桥、一个完全隔离的变压器和一个适用于各个相的有源整流器。