現(xiàn)在大街上隨處可見的LED顯示屏，還有裝飾用的LED彩燈以及LED車燈，處處可見LED燈的身影，LED已經(jīng)融入到生活中的每一個角落。氮化鎵技術(GaN)在LED應用中早已不是什么新鮮事兒，最早GaN的開發(fā)初衷就是為LED而生，之后的科研人員才開始基于GaN的高頻特性，陸續(xù)在射頻、功率等領域進行探索。
不過時至今日，GaN依然主要是在光源端采用，并沒有在功率系統(tǒng)里廣泛普及，談及原因，PI資深技術培訓經(jīng)理閻金光(JASON YAN)閻金光表示，十幾年前業(yè)界就開始進行第三代寬禁帶半導體的產(chǎn)業(yè)化研究工作，但無論是GaN還是SiC的良率都非常低，因此成本很高。同時GaN的應用還非常難，因為是高速器件，PCB Layout非常敏感，EMI設計很難，而PI通過集成化方式，將所有設計挑戰(zhàn)都放到了芯片內部，增加了產(chǎn)品的可靠性，降低了設計難度，使得GaN技術的大批量市場化應用成為可能。
不久前，PI在京召開發(fā)布會，介紹了PI的新一代PowiGaN技術，正式將GaN開關引入PI的反激式開關電源IC系列中。
PowiGaN技術已廣泛應用
在2018年，采用PI GaN方案的快充產(chǎn)品就已問世量產(chǎn)，目前沒有一顆料失效返廠，充分證明了產(chǎn)品的高可靠性。同時，GaN開關優(yōu)秀的效率也得到了市場認可。閻金光特別強調，PI的PowiGaN技術采用的是單芯片方案，并且所有的工藝都是由PI自己開發(fā)的，完全專有的技術，不會被其他廠商所利用，同時在供應鏈方面PI也選擇的是長期穩(wěn)定的代工合作伙伴，保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。
PI CEO Balu Balakrishnan在季報電話會議上所說：“基于GaN的InnoSwitch器件具有卓越的高效率，實現(xiàn)了硅開關無法達到的功率密度水平。雖然我們最初關注這些新產(chǎn)品是針對移動設備的高功率充電器，但GaN在PI未來幾年的路線圖中將扮演重要角色，我們計劃推出一系列新產(chǎn)品，將GaN的卓越性能特性帶入更廣泛的應用。”
GaN助力緊湊型高功率LED
正如Balu所說，距離宣布推出PowiGaN技術沒有幾天，PI就宣布將PowiGaN?技術放到LYTSwitch-6系列安全隔離型LED驅動器IC中，可通過簡單靈活的反激拓撲實現(xiàn)高達110 W輸出功率和94%轉換效率的設計。
如圖所示，LYT6079和6070采用了PowiGaN技術，通過更高效率實現(xiàn)了免散熱片100W以上的輸出水平，相比同系列其他產(chǎn)品提升了數(shù)十瓦。“產(chǎn)品非常適合在智能家用和商用照明以及薄型天花板凹槽燈應用。大功率密度的LYTSwitch-6設計可減小LED驅動器的高度和重量，這對于空間受限且密閉的鎮(zhèn)流器應用而言至關重要。”PI LED照明產(chǎn)品營銷總監(jiān)HubieNotohamiprodjo表示。
閻金光補充道，由于GaN技術的耐壓更高，因此相對于傳統(tǒng)硅制程產(chǎn)品來說，壽命更高，非常適合照明驅動這類不易安裝的關鍵應用中。
與LYTSwitch-6相同的高集成度
除了將開關從Si變?yōu)镚aN之外，整個芯片沒有任何其他變化，這和PI開發(fā)的PowiGaN技術的InnoSwitch相一致。而這也是PI的傳統(tǒng)，此前PI引以為傲的FluxLink技術也是廣泛應用在InnoSwitch和LYTSwitch上面。
如圖所示，除了PowiGaN之外，LYTSwitch-6系列還具有八大優(yōu)勢，可實現(xiàn)更高度的初級側次級側的集成，同時不需要光耦隔離，顯著降低系統(tǒng)功耗，提升效率并保證器件的穩(wěn)定性和可靠性，同時降低系統(tǒng)整體成本。新的LYTSwitch-6 IC具有極高的效率，無需使用散熱片 – 可大幅減小鎮(zhèn)流器的尺寸和重量，并降低對驅動器周邊風冷環(huán)境的要求。750 V PowiGaN初級開關可提供極低的RDS(ON)，并降低開關損耗。相較于常規(guī)方案，這一改進結合LYTSwitch-6現(xiàn)有的諸多特性，可使功率轉換效率提高3%，進而減少三分之一以上的熱能浪費。
LYTSwitch-6 IC采用PowiGaN技術，可提供無損耗電流檢測，有助于提高效率。LYTSwitch-6產(chǎn)品系列的新器件仍保留了快速動態(tài)響應等優(yōu)勢，可為并聯(lián)LED燈串提供優(yōu)異的交叉調整率，并且無需額外的二次穩(wěn)壓電路，同時還支持無閃爍系統(tǒng)工作。這些優(yōu)勢可以保證更加易于實現(xiàn)使用脈寬調制(PWM)接口的調光應用。
閻金光補充道，通過PI的集成MOSFET的HiperPFS-4PFC控制器以及Qspeed升壓二極管，作為功率因數(shù)校正，再結合LYTSwitch從而實現(xiàn)包含PFC電路的大功率LED驅動系統(tǒng)，而根據(jù)PI給出的實測結果顯示，效率超過了90%。盡管目前LED驅動市場廝殺激烈，但大功率且對尺寸及效率有要求的應用，不妨采用GaN技術，一定可以顯著體現(xiàn)出產(chǎn)品的差異化，正如目前適配器市場正在發(fā)生的變化一樣。相信在未來的科學技術更加發(fā)達的時候，LED會以更加多種類的方式為我們的生活帶來更大的方便，這就需要我們的科研人員更加努力學習知識，這樣才能為科技的發(fā)展貢獻自己的力量。
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