緯湃科技采用英飛凌CoolGaN?晶體管，打造功率密度領(lǐng)先的DC-DC轉(zhuǎn)換器
【2024年8月16日，德國(guó)慕尼黑訊】直流-直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器在電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車中都是必不可少的，用于連接高壓電池和低壓輔助電路。這包括12 V電源的前大燈、車內(nèi)燈、雨刮和車窗電機(jī)、風(fēng)扇，以及48 V電源的泵、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置、照明系統(tǒng)、電加熱器和空調(diào)壓縮機(jī)。此外，DC-DC轉(zhuǎn)換器對(duì)于開發(fā)更多具有低壓功能的經(jīng)濟(jì)節(jié)能車型也十分重要。TechInsights1的數(shù)據(jù)顯示，2023年全球汽車DC-DC轉(zhuǎn)換器的市場(chǎng)規(guī)模為40億美元，預(yù)計(jì)到2030年將增長(zhǎng)至110億美元，預(yù)測(cè)期內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率為 15%。其中，氮化鎵（GaN）發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗捎糜谔岣?DC-DC 轉(zhuǎn)換器和車載充電器（OBC）的功率密度。因此，領(lǐng)先的現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)技術(shù)和電氣化解決方案供應(yīng)商緯湃科技（Vitesco Technologies）選擇了GaN來提高其 Gen5+ GaN Air DC-DC轉(zhuǎn)換器的電源效率。英飛凌科技股份公司（FSE代碼：IFX / OTCQX代碼：IFNNY）的CoolGaN?晶體管650 V能夠在顯著提升整體系統(tǒng)性能的同時(shí)，更大程度地降低系統(tǒng)成本并增加易用性。其幫助緯湃科技打造了新一代DC-DC轉(zhuǎn)換器，并為電網(wǎng)、電源和OBC的功率密度（效率超過 96%）和可持續(xù)性樹立了新標(biāo)準(zhǔn)。
CoolGaN?晶體管650 V
基于GaN的晶體管在高頻開關(guān)應(yīng)用中擁有顯著優(yōu)勢(shì)，但更重要的是其開關(guān)速度已從100 kHz提高至 250 kHz 以上。因此，即使在硬開關(guān)半橋中，開關(guān)損耗也非常低，而且更大程度地降低了熱損耗和整體系統(tǒng)損耗。此外，英飛凌的CoolGaN?晶體管具有很高的導(dǎo)通和關(guān)斷速度，并采用頂部散熱TOLT封裝。由于該系列晶體管采取空氣冷卻而非液體冷卻，因此降低了整體系統(tǒng)成本。這些650 V器件還提高了電源效率和密度，支持800 V輸出功率。其導(dǎo)通電阻（RDS(on)）為50 mΩ，瞬態(tài)漏極至源極電壓為 850 V，IDS,max和IDSmax,pulse分別為30 A和60 A。
英飛凌科技高級(jí)副總裁兼GaN系統(tǒng)業(yè)務(wù)線負(fù)責(zé)人Johannes Schoiswohl表示：“很高興看到像緯湃科技這樣的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者采用英飛凌GaN器件并在應(yīng)用中不斷創(chuàng)新。如同這次從液冷系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)冷系統(tǒng)一樣，GaN的巨大價(jià)值在于它改變了范式?！?
通過GaN晶體管，緯湃科技設(shè)計(jì)出具有被動(dòng)冷卻功能的Gen5+ GaN Air DC-DC轉(zhuǎn)換器，降低了總體系統(tǒng)成本。GaN器件還能簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)和機(jī)械集成，使DC-DC轉(zhuǎn)換器能夠靈活地安裝在車輛中，減少了制造商的工作量。使用GaN晶體管還可將轉(zhuǎn)換器的功率提升至 3.6 kW，功率密度提升至 4.2 kW/l以上。與 Gen5 液冷轉(zhuǎn)換器相比，Gen5+ GaN Air DC-DC 轉(zhuǎn)換器的效率超過 96%，熱性能得到改善。它們可在14.5 V 連續(xù)電壓下提供 248 A 的兩相輸出。相位能夠合并，以實(shí)現(xiàn)最大輸出功率，還可以在部分負(fù)載的工況下關(guān)閉一個(gè)相位，并在兩個(gè)相位之間交錯(cuò)開關(guān)頻率。此外，通過串聯(lián)切換兩個(gè)相位的輸入，基于CoolGaN?功率晶體管650 V的轉(zhuǎn)換器能夠在不超出半導(dǎo)體器件阻斷電壓上限的情況下實(shí)現(xiàn)800 V架構(gòu)。該系列轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)特點(diǎn)是采用隔離式半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括一個(gè)基于GaN的半橋、一個(gè)完全隔離的變壓器和一個(gè)適用于各個(gè)相的有源整流器。
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