为什么选择GaN晶体管？MASTERGAN1告诉你答案 (为什么加入晶种有助于晶体的析出)

{本文由家电维修技术小编收集整理资料}ST发布了市场首个也是唯一的单封装集成V栅极驱动器和两个加强版氮化镓（GaN）晶体管的MASTERGAN1。同类竞品只提供一颗GaN晶体管，而ST决定增加一颗GaN，实现半桥配置，并允许将MASTERGAN1用于新拓扑。在设计AC-DC变换*时，工程师可以将其用于LLC谐振变换器。新器件还将适用于其它常见的高能效和高端拓扑，例如，有源钳位反激或正激变换器，还解决了更高额定功率和图腾柱PFC的设计问题。新器件具有高度象征意义，因为它让GaN晶体管在大众化的产品中普及变得更容易。电信设备或数据中心的电源是最早使用这些功率器件的工业应用。现在有了MASTERGAN1，工程师可以设计能效更高的*超级快充充电器、USB-PD适配器和其它电源产品。为什么要在*电源中采用GaN？许多消费者没有意识到一个现象，近年来，智能定位器、平板电脑或笔记本电脑的充电器的输出功率呈指数增长。厂商面临一个难题，电池容量基本保持不变，或多或少与材料设计没有取得实质突破有关，在无法扩大电池容量的情况下，移动设备只能提高充电速度。借助USBPowerDelivery(USB-PD)和快充技术，让十分钟内充电％成为可能，这是因为现在充电器在某些情况下能够输出高达W的功率。但是，为了使充电器整体尺寸接近当前常规尺寸，*需要高开关频率。目前带GaN晶体管的充电器并不是到处都能买到，因为设计这类产品还是一个巨大的挑战。以一家中等规模或大型企业的一名普通工程师为例，首先他会遇到一个简单的文化挑战，即如何说服经理和高管使用GaN设计产品，而这通常不是一个容易的过程。因此，帮助决策者了解这项技术是必不可少的。在这名工程师的项目方案获准后，设计GaN产品PCB板也绝非易事，虽然开发一块普通的PCB通常不难。此外，部署适当的安全保护措施也非常重要。MASTERGAN1的重大意义在于其能够解决所有这些问题，并使GaN技术普及到更多的应用领域。MASTERGAN1:认识GaNGaN的电特性

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EVALMASTERGAN1当市场开始要求小尺寸产品能够处理大功率时，GaN因其固有特性而大放异彩。GaN材料本身并不新鲜。我们从年*始用GaN制造LED，从年开始在蓝光激光头中使用GaN。今天，设计者能够在硅晶片上添加GaN薄层，制造出具有独一无二特性的晶体管。GaN的带隙为3.eV，远高于硅（1.1eV）和碳化硅（2.eV），因此，临界场强也比后者高出许多，这意味着在高频开关时GaN的能效更高。高带隙是支撑这些特性的根基，高带隙的根源是GaN的分子结构。镓本身是一个导电性非常差的导体。但是，当氮原子打乱镓晶格时，结构电子迁移率大幅提高(1,cm2/Vs)，因此，电子的运动速率更高，而能量损耗更低。因此，当开关频率高于kHz时，使用GaN的应用的能效更高。GaN可以使*更小巧，更经济划算。EVALMASTERGAN：眼见为实尽管工程师掌握了所有这些理论知识，仍可能很难说服决策者。虽然GaN晶体管并不是什么新鲜事物，但在量产电源中使用它仍然是特立独行。用EVALMASTERGAN1板展示GaN和MASTERGAN1的功能简单很多。演示一个实物平台会使项目方案变得更切实可行，并能看到单封装放在电源中是什么样子，甚至还可以按照自己的需求灵活修改板子，添加一个低边分压电阻或一个外部自举二极管，使其更接近最终设计。演示支持各种电源电压也变得更加容易。此外，还可以使用MASTERGAN1的所有引脚，帮助开发人员及早测试应用设计。MASTERGAN1:用GaN设计降低设计复杂度

MASTERGAN1从概念验证到定制设计可能会充满挑战。评估板的原理图是一个很好的起点，但是，高频开关应用设计难度很大。如果PCB上走线太长，会引发寄生电感的问题。对于半桥电源变换器，集成两个GaN晶体管很重要，而大多数竞品仅提供一个GaN晶体管。MASTERGAN1之所以独一无二，是因为它是当今唯一集成两个GaN晶体管的电源解决方案。因此，工程师不必处理与这类应用相关的复杂的驱动问题。同样，特殊的GaN技术和优化的栅极驱动器使*不需要负电压电源。MASTERGAN1还具有兼容V信号的输入引脚。因此，工程师可以将其与现有和即将推出的各种*配合使用。工程师还必须着手解决尺寸*这一重要问题。定位器充电器必须保持小巧的设计。因此，MASTERGAN1封装的尺寸仅为9mmx9mm，这是一个很大的优势。此外，该系列今后几个月还计划推出引脚兼容的新产品。因此，更换MASTERGAN家族产品将更加容易，使用基于MASTERGAN1的PCB开发新设计将会更加简单。最后，能够更快地设计出更小的PCB可以节省大量成本。随着制造商力争开发更经济的解决方案，MASTERGAN1有助于使设计变得更经济划算，这也是为什么我们已经赢得客户订单的原因。提高可靠性设计可靠性是工程师面临的另一个重大挑战。一个*的充电器会成为社交媒体的众矢之的。可靠性不高的*会对*运营造成重大压力。但是，部署安全功能远不是那么简单。在采用GaN半桥拓扑时，必须避免两个开关管同时导通。因此，MASTERGAN1集成了互锁功能和精确匹配的传输延迟，以及差分导通和关断栅极电流。这些功能可以实现精确、高效的开关*作。最后，我们为加强版GaNFET管设计了MASTERGAN1栅极驱动器，从而提高了*性能和可靠性。针对GaNFET优化的欠压锁定（UVLO）保护可防止在低电源电压下工作时能效严重降低和潜在问题。同样，集成的热关断功能可防止器件过热。栅极驱动器的电平转换器和高效输入缓冲功能给GaN栅极驱动器带来非常好的鲁棒性和抗噪性。最后，关闭引脚允许通过MCU的专用引脚将功率开关设为空闲模式。推荐阅读：怎么DIY一个粒子*？万用表的前世今生挽救生命的传感器：半导体如何改变汽车安全电源管理：散热方法大汇总贸泽电子与BittWare签订全球分销协议要采购晶体么，点这里了解一下*!上一篇：怎么DIY一个粒子*？下一篇：关键的短脉冲特别推荐MP：电表PMIC界新来的“五好学生”氮化镓器件在D类音频功放中的应用及优势如何通过使用外部电路扩展低边电流检测并提高DRV的检测精度SiCMOSFET的设计挑战——如何平衡性能与可靠性集成式光学*如何满足床旁检测仪器的未来需求技术文章更多>>“解剖”便携式医疗设备，看看里面都有啥？如何满足各种环境下汽车USB充电端口要求？电感饱和与开关电源之间的密切关系，这篇文章讲透了！（下）使用UWB技术的卓越汽车中科融合刘欣：从MEMS微振镜芯片入手，全栈式解决3D机器视觉挑战

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