前言
在氮化镓快充市场不断拓展的过程中,集成度会不断提升,起初的氮化镓快充电源一般需要采用控制器+驱动+氮化镓功率器件组合设计,这种方式的优势在于具有强大的灵活性和可定制性,工程师可以根据具体的应用需求,设计合适的驱动电路和散热方案,以实现最优的性能。此外,外接氮化镓器件由于散热路径独立,通常在散热管理方面具有优势。
而合封方案的主要优势在于简化了系统设计,减少了外部连接的需求,从而降低了系统复杂性。集成驱动的设计简化了电路设计,同时,集成保护功能能够提供更好的器件保护,增强了系统的可靠性。
英诺赛科作为全球领先的第三代半导体高新技术企业,致力于硅基氮化镓 (GaN-on-Si) 的研发与制造。在氮化镓合封芯片领域,英诺赛科也推出过多款产品,下面充电头网为大家介绍一下。
英诺赛科半桥氮化镓
英诺赛科目前推出的氮化镓合封功率器件覆盖多种类型,进一步丰富了其氮化镓生态,为更多应用领域赋能。相关参数型号充电头网已汇总成上表所示,方便各位工程师选型。
高压氮化镓合封芯片
英诺赛科ISG6102
ISG6102是一款耐压700V氮化镓功率芯片,内部封装一颗150mΩ的氮化镓开关管和驱动器,支持9-80V的输入电压而无需额外的低压差线性稳压器,能够维持6V栅极驱动电压,集成的智能栅极驱动器提供可编程的一级开启速度以控制转换速率,并延迟二级开启增强,从而实现高频率、高效率和低EMI性能。内部集成无损电流感应,具有可编程的开关启动斜率,支持零反向恢复电压,采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6103
ISG6103是一款耐压700V氮化镓功率芯片,内部封装一颗230mΩ的氮化镓开关管和驱动器,内置高压线性稳压器、智能栅极驱动器和无损电流检测电路,支持9-80V的输入电压而无需额外的低压差线性稳压器,能够维持6V栅极驱动电压。集成的智能栅极驱动器提供可编程的一级开启速度以控制转换速率,并延迟二级开启增强,从而实现高频、高效率和低EMI性能,采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6106QA
英诺赛科ISG6106是一款耐压700V氮化镓功率芯片,内部封装一颗100mΩ的氮化镓开关管和驱动器,内部集成了高压线性稳压器、智能棚极驱动器和无损电流检测电路,支持最高80V输入而无需额外的LDO需求,并可保持6.5V的栅极驱动电压。
ISG6106可耐受700V连续电压,800V的瞬时电压,静态电流仅有115μA,支持自动待机模式,支持零反向恢复电荷,高频操作可达2MHz,集成5V LDO用于供电数字隔离器,内置的智能栅极驱动器提供可编程开关以控制转换速率,采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6107QA
英诺赛科ISG6107是一款耐压700V氮化镓功率芯片,内部封装一颗150mΩ的氮化镓开关管和驱动器,内部集成了高压线性稳压器、智能棚极驱动器和无损电流检测电路,支持最高80V输入而无需额外的LDO需求,并可保持6.5V的栅极驱动电压。
ISG6107可耐受700V连续电压,800V的瞬时电压,静态电流仅有115μA,支持自动待机模式,支持零反向恢复电荷,高频操作可达2MHz,集成5V LDO用于供电数字隔离器,内置的智能栅极驱动器提供可编程开关以控制转换速率,采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6108QA
英诺赛科ISG6108是一款耐压700V氮化镓功率芯片,内部封装一颗230mΩ的氮化镓开关管和驱动器,内部集成了高压线性稳压器、智能棚极驱动器和无损电流检测电路,支持最高80V输入而无需额外的LDO需求,并可保持6.5V的栅极驱动电压。
ISG6108可耐受700V连续电压,800V的瞬时电压,静态电流仅有115μA,支持自动待机模式,支持零反向恢复电荷,高频操作可达2MHz,集成5V LDO用于供电数字隔离器,内置的智能栅极驱动器提供可编程开关以控制转换速率,采用QFN6x8封装。
英诺赛科ISG6109QA
英诺赛科ISG6109是一款耐压700V氮化镓功率芯片,内部封装一颗320mΩ的氮化镓开关管和驱动器,内部集成了高压线性稳压器、智能棚极驱动器和无损电流检测电路,支持最高80V输入而无需额外的LDO需求,并可保持6.5V的栅极驱动电压。
ISG6109可耐受700V连续电压,800V的瞬时电压,静态电流仅有115μA,支持自动待机模式,支持零反向恢复电荷,高频操作可达2MHz,集成5V LDO用于供电数字隔离器,内置的智能栅极驱动器提供可编程开关以控制转换速率,采用QFN6x8封装。
低压半桥氮化镓功率芯片
英诺赛科ISG3201
英诺赛科 ISG3201 是一颗 100V 耐压的半桥氮化镓功率芯片,芯片内部封装两颗耐压 100V,导阻 3.2mΩ 的增强型氮化镓开关管以及 100V 半桥驱动器。内部集成的驱动器省去了外部钳位电路,能够显著降低关联的寄生参数。半桥氮化镓器件具备60A连续电流能力,无反向恢复电荷,并具有极低的导通电阻。
ISG3201 外围元件非常精简,芯片内部集成了驱动电阻、自举电容和供电滤波电容。英诺赛科在这款芯片上采用固化驱动形式,减少栅极和功率回路寄生电感,并简化功率路径设计。该芯片还具有独立的高侧和低侧 PWM 信号输入,并支持 TTL 电平驱动,可由专用控制器或通用 MCU 进行驱动控制。
通过显微拍摄可清晰看到 ISG3201 的焊盘依次为 SW,PGND 和 VIN,独特的焊盘设计缩小了功率路径的环路面积,同时增大了散热面积,有效降低器件运行时的温升。相比传统分立的驱动器+氮化镓解决方案,电路设计更加简化,PCB尺寸更小巧,可设计单面布板,寄生参数更小,系统性能更优。
在应用方面,英诺赛科 ISG3201 半桥氮化镓功率芯片适用于高频高功率密度降压转换器,半桥和全桥转换器,D类功放,LLC 转换器和功率模组应用,可用于 AI,服务器,通信,数据中心等应用场景。48V 工作电压也满足 USB PD 3.1 快充以及户外电源相关应用,通过集成的半桥器件,简化功率组件的开发设计。
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英诺赛科ISG3202LA
英诺赛科ISG3202是一颗100V耐压的半桥氮化镓功率芯片,芯片内部封装两颗耐压100V,导阻3.2mΩ的增强型氮化镓开关管、1颗100V半桥驱动器以及若干电容电阻,可极大地简化系统BOM,减少占板面积高达73%。
ISG3202经过优化功率回路设计,可支持高达5MHz开关频率,具有高效率和低EMI,内置智能自举开关保证高边/低边驱动电压一致,内置多种保护机制确保系统可靠性。同时ISG3202还内置了VCC/BST 电容,能够极大简化系统成本;并具备传输延迟更短(14ns),延迟匹配更好,VCC静态电流更低等优势。
驱动器
单通道
英诺赛科INS1001DE
INS1001是用于驱动低侧、高侧或次级侧SR应用中的单通道GaN 驱动器,支持6V至20V工作电压,支持PWM/PWMB双输入控制,可灵活配合控制器、光耦合器和数字隔离器使用。门极驱动器具有两个独立的输出,允许独立调节开通和关断速度。集成的 5V LDO 可为高侧应用中的数字隔离器或其他电路提供电源,采用DFN3x3-10L 封装。
半桥
英诺赛科INS2001FQ
INS2001FQ是一款支持双PWM输入的100V半桥GaN驱动器,支持独立的高端和低端逻辑输入,可调节开启/关闭速度的分流输出,内部智能引导(BST)开关在死区时间内防止高侧浮动供电 BST 电容过充,从而保护 GaN FET 的门极,并保持 GaN FET 两侧的一致门极电压。该驱动器适用于半桥、全桥转换器、48V直流电机驱动等应用,采用FCQFN 3x3mm封装。
英诺赛科INS2001W
INS2001W是一款支持双PWM输入的100V半桥GaN驱动器,支持独立的高端和低端逻辑输入,可调节开启/关闭速度的分流输出,内部智能引导(BST)开关在死区时间内防止高侧浮动供电 BST 电容过充,从而保护 GaN FET 的门极,并保持 GaN FET 两侧的一致门极电压。该驱动器适用于半桥、全桥转换器、48V直流电机驱动等应用,采用WLCSP 1.62x1.62mm封装。
英诺赛科INS2002W
INS2002W是一款具有三态PWM输入的100V半桥GaN驱动器,可实现高电平、低电平或悬空状态控制,以便在关断时对两侧开关进行控制。此外,该驱动器支持分流输出,可独立调节开通和关断速度。INS2002W内部集成了Bootstrap开关,能够在死区时间内防止高侧驱动电源过充,保护 GaN FET 的门极,同时保持两个驱动器的一致门极电压。
INS2002W 可通过监测实际的门极电压来优化门极开关时序,实现接近零的死区时间,从而提高效率并支持高频操作。此外,用户也可以通过外部电阻调整死区时间,以满足特定应用需求,该芯片采用WLCSP 1.62x1.62mm封装。
英诺赛科INS2002FQ
INS2002FQ是一款具有三态PWM输入的100V半桥GaN驱动器,可实现高电平、低电平或悬空状态控制,以便在关断时对两侧开关进行控制。此外,该驱动器支持分流输出,可独立调节开通和关断速度。INS2002FQ内部集成了Bootstrap开关,能够在死区时间内防止高侧驱动电源过充,保护 GaN FET 的门极,同时保持两个驱动器的一致门极电压。
INS2002FQ 可通过监测实际的门极电压来优化门极开关时序,实现接近零的死区时间,从而提高效率并支持高频操作。此外,用户也可以通过外部电阻调整死区时间,以满足特定应用需求,该芯片采用FCQFN 3x3mm封装。
充电头网总结
氮化镓技术的出现,通过降低开关损耗和导通阻抗,提高效率,降低发热,大大减小了快充充电器的体积。而合封芯片的出现更是进一步提高集成度,将传统初级电路中两三颗芯片才能实现的功能,由一颗芯片完成,从而大大简化设计,越来越多的厂商也开始发力这一领域。
英诺赛科作为全球领先的第三代半导体高新技术企业,其推出的多款氮化镓合封芯片可为多种电源适配器、LED驱动、马达驱动、太阳能微型逆变器、数据中心及汽车电子领域提供更简化的系统与更高效的性能支持,有效简化整体设计难度并降低成本。
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