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珠海鎵未來科技有限公司(簡稱“鎵未來”)是一家半導體器件設計及生產(chǎn)商，致力于第三代半導體GaN-on-Si器件技術創(chuàng)新和領先。值得關注的是，鎵未來最新的700W圖騰柱PFC+LLC電源方案問世，全新架構效率極高。

鎵未來700W圖騰柱PFC+LLC電源方案

通過下圖，我們來看看在該大功率GaN電源方案主板上，采用的元器件。

半導體器件應用網(wǎng)了解到，鎵未來采用GaN器件無橋圖騰柱PFC方案，不僅解決了傳統(tǒng)FPC線路效率無法提升的問題，而且通過Cascode GaN的應用，解決圖騰柱PFC MOSFET反向恢復電荷Qrr過高的只能采用CRM工作模式的問題。用具有極低等效Qrr的Cascode GaN器件，使得PFC可以工作在連續(xù)電流模式提高效率的同時也不犧牲功率密度，實現(xiàn)高達99.1%的轉換效率。

值得注意的是，該GaN電源方案使用8顆集合了整流和PFC功能的MOSFET，是減少元器件數(shù)量和提升整流環(huán)節(jié)效率的關鍵。其中4顆采用的是鎵未來GaN MOSFET——G1N65系列FET產(chǎn)品。

型號：G1N65R050TB

G1N65系列FET是鎵未來的混合型常關氮化鎵(GaN)MOSFET，具有市場上所有寬帶隙器件中最強的柵極和最低的反向壓降。它們允許簡單的柵極驅動，提供一流的性能和卓越的可靠性。

◇ 特點：

• 具有高閾值的強柵極，無需負柵極驅動，高重復輸入電壓公差為±20V。

• 快速開啟/關閉速度，減少交叉損失。

• 低QG和簡單的柵極驅動，可在高頻下實現(xiàn)最低的驅動器消耗。

• 在所有SiC和GaN FET中，關態(tài)反向傳導的VF最低，死區(qū)時損耗低。

• 低QRR適用于出色的硬開關電橋應用。

• 800V的高峰值耐受性增強了可靠性。

◇ 應用：半橋降壓/升壓、圖騰極PFC電路或逆變電路、高效/高頻移相、LLC或其他軟開關拓撲。

其他產(chǎn)品資料可參考：

此外，該GaN電源方案上還有一款恒泰科的150V N-Ch功率MOSFET。

型號：GP057N15S

◇ 特點：

• 高速功率平滑開關

• 增強的體二極管dv/dt能力

• 增強雪崩強度

• 100%UI測試，100%Rg測試

• 無鉛

◇ 應用：開關電源中的同步整流、硬開關和高速電路、電動工具、不間斷電源、電機控制。

其他產(chǎn)品資料可參考：

更值得注意的是，該電源方案還搭載了瞻芯電子自主開發(fā)的連續(xù)模式圖騰柱PFC控制器 IVCC1102。

型號：IVCC1102

瞻芯電子自主開發(fā)的 IVCC1102 ，不僅能縮短電源開發(fā)時間，降低開發(fā)人力和器件成本，還能克服多項控制難點，提高電源的可靠性，如反電流倒灌控制、平滑過零點電流控制難題、兼顧低總諧波失真(THD)和快電壓環(huán)控制，以及抗雷擊破壞等。

此外，芯片內(nèi)置高可靠性的模擬控制，具備快速精確的功率因數(shù)校正控制信號輸出，不使用數(shù)字電源控制器，無需編程調(diào)試。不管是搭配SiC器件，還是搭配GaN器件，瞻芯電子IVCC1102都能大幅簡化器件選型及開發(fā)任務，大大加快產(chǎn)品的開發(fā)速度，保證方案的高效、高可靠性，迅速推出高性能電源產(chǎn)品。

鎵未來700W圖騰柱PFC+LLC電源方案底面：

接下來，我們來看一下在GaN電源方案PCB板底面，有哪些主要的元器件。

元器件一：

型號：NCP13992

NCP13992是安森美的半橋諧振變換器的高性能電流模式控制器。該控制器實現(xiàn)了600V門驅動器，簡化了布局，減少了外部元件數(shù)量。在需要PFC前級的應用中，NCP13992具有一個專用輸出，用于驅動PFC控制器。此功能與靜音跳躍操作模式技術一起，進一步提高了整個應用程序的輕負載效率。

NCP13992提供了一套保護功能，允許在任何應用中安全操作，包括過載保護、過載保護−防止硬開關循環(huán)的電流保護，棕色−輸出檢測，光耦開路檢測，自動死機−時間調(diào)整完畢−電壓(OVP)及過溫(OTP)保護。

◇ 特點：

• 電流模式控制方案

• 用于快速諧振水箱穩(wěn)定的專用啟動順序

• 鎖定或自動−恢復輸出短路保護

• 嚴重故障條件下的鎖定輸入，例如OVP或OTP

• 根據(jù)負載條件進行PFC階段運行控制

• 具有極低泄漏電流的啟動電流源

• 動態(tài)自我−電源(DSS)在關閉狀態(tài)下運行−模式或故障模式

• 引腳到相鄰引腳/開放引腳故障保護

◇ 典型應用：適配器和離線電池充電器、平板顯示器電源轉換器、計算電源以及工業(yè)和醫(yī)療電源。

其他產(chǎn)品資料可參考：

元器件二：

型號：MP6924A

MP6924A是MPS的一款雙快速關斷智能整流器，用于LLC諧振變換器的同步整流。IC驅動兩個N溝道MOSFET，將其正向壓降調(diào)節(jié)為Vfwd(MP6924:45mV，MP6924A:29mV)，并在開關電流變?yōu)樨撝抵瓣P閉MOSFET。MP6924A具有輕載功能，可在輕載條件下關閉門驅動器，將電流限制在175μa。MP6924A的快速關閉功能可同時啟用連續(xù)傳導模式(CCM)和不連續(xù)傳導模式(DCM)。MP6924A需要最少數(shù)量的現(xiàn)成標準外部組件，并可在SOIC-8封裝中使用。

◇ 特點：

• 適用于標準和邏輯級MOSFET

• 與能源之星兼容

• 快速關閉總延遲35ns

• 寬的4.2V~35V VDD工作范圍

• 輕載模式下175µA低靜態(tài)電流

• 支持CCM、CrCM和DCM操作

• 支持高壓側和低壓側整流

• 在一個典型的筆記本電腦適配器中可節(jié)省高達1.5W的電量

• 采用SOIC-8封裝

◇ 應用：AC/DC適配器、PC電源、LCD和LED電視、隔離DC/DC電源轉換器。

其他產(chǎn)品特征可參考：

元器件三：

型號：NSI6602

NSI6602是納芯微的高可靠性隔離雙通道柵極驅動IC系列，可設計用于驅動開關頻率高達2MHz的功率晶體管。每個輸出可以產(chǎn)生4A和6A峰值電流，具有25ns的快速傳播延遲和5ns的最大延遲匹配。

NSI6602在5*5mm LGA13封裝中為每個UL1577提供2500Vrms隔離，在SOP16(150mil)封裝中提供3000Vrms隔離，在SOP16(300mil)或SOP14(300mil)封裝中提供5700Vrms隔離。

◇ 特點：

• 隔離雙通道驅動器

• 輸入側電源電壓：2.7V至5.5V

• 駕駛員側電源電壓：UVLO最高可達25V

• 高CMTI:±150kV/us典型值

• 6ns最大脈寬失真

• 可編程死區(qū)時間

• 接受最小輸入脈沖寬度20ns

• 工作溫度：-40℃~125℃

◇ 應用：服務器、電信和工業(yè)隔離DC-DC和AC-DC電源、直流-交流太陽能逆變器、電機驅動和電動汽車充電、UPS和電池充電器。

其他產(chǎn)品資料可參考：

元器件四：

型號：LP3716NCK

LP3716NCK采用SOP8L封裝，是一款高度集成的隔離型適配器和充電器的自供電PSR控制芯片，外圍設計極其簡單。LP3716NCK固定原邊峰值電流，通過變壓器原副邊匝比來設置輸出恒流點;通過設定FB上偏電阻和下偏電阻來設置輸出恒壓點。LP3716NCK還集成了多種的保護功能，包括VCC鉗位/欠壓保護，F(xiàn)B腳上電阻開路保護，輸出短路保護，輸出過壓保護以及過溫保護等保護功能。

◇ 特點：

• 集成BJT，適用于12W以下隔離方案

• 內(nèi)置高精度的固定峰值電流，恒流精度高

• 極低的待機功耗

• 專利的電流驅動，降低溫升

• 輸出線損補償技術

◇ 應用：適配器、充電器、LED驅動電源、線性電源和RCC開關電源升級換代以及其它輔助電源等。

其他產(chǎn)品信息可參考：

元器件五：

型號：EL101X

EL101X-G系列器件由一個紅外發(fā)光二極管組成，該二極管與光電晶體管探測器進行光學耦合。化合物使用游離鹵素和Sb₂O₃。

◇ 特點：

• 符合游離鹵素標準

• 電流傳輸比

(電流：在IF=5mA，VCE=5V時為50~600%)

(電流：在IF=10mA，VCE=5V時為63~320%)

• 輸入和輸出之間的高隔離電壓(Viso=5000 V rms)

• 緊湊的4針SOP，輪廓為2.0毫米

• 8毫米長的爬電距離

• 無鉛，符合RoHS標準。

• UL認證(編號E214129)

• VDE批準(編號40028391)

• SEMKO批準

• NEMKO批準

• 德姆科批準

• FIMKO批準

◇ 應用：可編程控制器、系統(tǒng)設備、測量儀器、電信設備、風扇加熱器等家用電器、不同電位和阻抗電路之間的信號傳輸。

其他產(chǎn)品資料可參考：

半導體器件應用網(wǎng)總結：

經(jīng)過拆解分析，值得一提的是，鎵未來700W GaN電源方案搭載高性能的控制器、整流器和隔離雙通道驅動器等元器件，不僅可實現(xiàn)過溫保護、短路保護等保護功能，而且大大提高電源轉換效率，有效保障電源的安全性和可靠性；同時采用鎵未來自研的G1N65系列GaN MOSFET和恒泰科的功率MOSFET，成就了700W智能混合信號無橋圖騰柱PFC+LLC電源解決方案。整體來說，該GaN電源方案設計大大減少了元器件的數(shù)量，同時有效提高電源效率。

據(jù)了解，鎵未來700W GaN電源方案滿載效率可高達96.72%，符合80PLUS鈦金能效，適合工作在0-40℃溫度環(huán)境，并應用于大功率電源設備；其整機能效的提高，每年可為每臺設備節(jié)省80-120度電。目前該GaN電源方案已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)。