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英飞凌推出CoolGaN IPS系列,满足大功率、高功率密度的充电市场需求

《名企发布会动态》
2021-06-09 10:11 来源:电源网原创 编辑:电源网

随着物联网、云计算、大数据、人工智能等技术的发展,能够提供更强充电电流与充电功率的Type-C接口开始成为现在主流的通用充电方案接口。快充技术的不断普及,也让充电变得简单容易。近些年充电器的变化很大,技术和市场正趋向于大功率、小尺寸、通用性和低成本,这也是英飞凌作为半导体芯片和功率器件供应商可以配合的市场需求。在2020年4月,正式完成对赛普拉斯半导体公司的收购之后,英飞凌可以为充电器设计提供一站式的半导体方案。

近日,针对快速充电应用,英飞凌电源与传感系统事业部大中华区副总裁陈志豪,英飞凌电源与传感系统事业部应用市场经理卢柱强,现场详细介绍了英飞凌近况和新推出的CoolGaN IPS第三代宽禁带(WBG)功率半导体。

陈志豪表示,在英飞凌宣布正式完成对赛普拉斯半导体公司的收购后,公司的结构和状况也有所调整。2020财年(截止9月30日),英飞凌销售额达85亿欧元,现阶段在全球有37个研发中心。在并购赛普拉斯后,英飞凌已成为全球十大半导体供应商之一,可以为客户提供更全面的充电器解决方案,满足客户对于大功率、小型化、统一性、通用性、成本优化方案等需求。

英飞凌推出CoolGaN IPS系列,满足大功率、高功率密度的充电市场需求

高功率密度方案解决行业痛点

“整个充电器行业都离不开方案”,卢柱强说道:“而英飞凌能够提供从18W到100W整套系列方案,以及覆盖各个功率段的方案,满足客户的多样化需求。如果追求高性价比,可以使用英飞凌的PAG1方案,这套方案来自赛普拉斯研发团队,它不仅能够达到现在主流方案的水平,而且还有英飞凌的供应链、品牌的质保和技术支持团队的加持,所以优势显而易见。”

在谈到高功率密度的方案时,卢柱强指出:“英飞凌能够提供的方案是目前市场上从控制器层面达到功率密度比较高的方案,也就是混合反激,也叫做非对称半桥。这个架构能达到的非常高的功率密度,在板端,一个65W的能达到35W/立方英寸;而一个100W的PFC+混合反激,大概能达到25.4功率密度,这在市场上已处于领先地位。这个是搭配硅器件来做的测试,现在我们也在基于GaN的方式做一些优化。在两者之间,我们有一个成熟的折中方案,也就是ZVS软开关,这是市场上已经有量产的方案,它的成本和功率密度介于两者之间,也有现成的参考设计供大家使用。”

英飞凌推出CoolGaN IPS系列,满足大功率、高功率密度的充电市场需求

在充电器里面,功率器件的功率开关管也是决定了它的性能或者是整体竞争力很重要的一点。早在2018年,英飞凌的氮化镓开关管的产品就已经客户产品上量产,一直到现在,英飞凌依然在通讯和服务器领域里面持续、稳定地为市场提供电源。来到2021年,英飞凌CoolGaN IPS上市,开始在快充行业快速发展。

IPS的全名是集成功率级,就是在GaN开关管的基础上把Drive IC集成在同一个封装里。英飞凌有一个OptiMOS PD系列,它是专门为充电器应用而开发和定义的产品,结合充电器的特点来满足相关的标准要求,所以会同时兼顾满载、重载和轻载的效率。英飞凌在整个充电器行业里,正通过方案、高压MOS、低压MOS,提供更多优秀的高功率密度的产品和方案。

性能优异的CoolGaN™ IPS系列产品

WBG(宽禁带)第三代半导体也是英飞凌的重点发展方向。英飞凌目前为数不多的一家能够全面提供涵盖硅、碳化硅和氮化镓的全系列功率产品的公司。我们都知道,在电源应用里面,氮化镓有一个很大的好处,就是减少开关损耗,尤其是高频开关应用。而氮化镓在充电器里面的应用,主要是利用了GaN在高频下开关特性的优点,从而实现小型化的设计。

英飞凌推出CoolGaN IPS系列,满足大功率、高功率密度的充电市场需求

正是因为氮化镓这种宽禁带(WBG)材料制成的功率开关带来的高效率及高速切换频率,开启了功率电子的新时代。顺应这一发展趋势,英飞凌推出集成式功率级(IPS)产品 CoolGaN™ IPS 系列,成为旗下众多 WBG 功率元件组合的最新产品。IPS 基本的产品组合包括半桥和单通道产品,目标市场为低功率至中功率的应用,例如充电器、适配器以及其他开关电源(SMPS)。

英飞凌600 V CoolGaN 半桥式 IPS IGI60F1414A1L内置隔离栅极驱动器,拥有两个数字 PWM 输入,让 IGI60F1414A1L 更易于控制。为了达到缩短开发时间、减少系统物料清单项目和降低总成本等目标,利用集成隔离功能、明确分隔数字和电源接地以及简化PCB配置等,皆是不可或缺的要素。栅极驱动器采用英飞凌的单芯片无磁芯变压器(CT)技术,将输入与输出有效隔离。即便在电压上升或下降速率超过 150 V/ns 的超快速切换瞬时下,仍可确保高速特性和杰出的稳定性。

英飞凌推出CoolGaN IPS系列,满足大功率、高功率密度的充电市场需求

IGI60F1414A1L的切换特性可以简易地根据不同的应用借由一些栅极路径的被动元件诸如阻容器件实现。例如,此特性可使电流或电压速率优化,以降低电磁干扰(EMI)效应、稳态栅极电流调整和负栅极电压驱动,在硬切换开关应用中稳定运行。此外,系统级封装集成和栅极驱动器具备的高精度和稳定的传输延迟,可让IGI60F1414A1L提供最低的系统死区时间。这将有助于系统效率极大化,使充电器和适配器解决方案的功率密度提升至更高水平,达到35 W/in³。灵活、简单及快速的设计特色,也适用于如 LLC 谐振拓扑结构、马达驱动器等其他应用。从产品层面来看,英飞凌已经具备了全氮化镓方案,也就是包括原边的高压氮化镓,和复变同步整流的100V的氮化镓。  

在1998年的西门子时代,超级结技术变成了产品并快速市场化;在2001年,C3系列奠定了英飞凌MOS管在电源行业的领导地位;2003年以后,英飞凌开始引领整个功率半导体市场,为了保持第一的优势,英飞凌每隔一小段时间,就会针对不同的细分的应用,或者客户的痛点,或者是结合新的产品方向,推出新一系列的产品,英飞凌在一直追求高效率、高功率密度,以及成本优化的方向不断努力。

英飞凌推出CoolGaN IPS系列,满足大功率、高功率密度的充电市场需求

如今,英飞凌早已成为电源行业的领头羊,相信在收购USB IC行业领导者的赛普拉斯之后,这两家公司的结合会给市场带来一个完整的满足多个市场方向的完整的方案,比如功率级、原边、副边,还有控制器、协议、高压硅MOS、低压硅MOS、氮化镓等,来满足我们的大功率、小型化、统一性、通用性、成本优化的方案。

道阻且长,行则将至,行而不辍,未来可期。

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