面向数据中心、光伏和车载市场，TI推出100V 集成GaN功率级

低EMI、高功率密度、低I_Q、低噪声和高精度、以及隔离正在成为电源设计的主流趋势，其中以工业和车载为主的市场，对电源产品功率密度的要求更是越来越高。

以数据中心为例，AI对智算中心的电源提出了更高的要求，不管是GPU还是CPU电源，功率等级都在不断提升，同时整个数据中心的体积并没有发生变化，因此只有提升功率密度这一条路了。换言之，这些设计会对功率器件的尺寸、功率和散热提出很高的要求因此，整个电源的功率器件，包括辅源都需要针对高功率密度做新的设计。

除了数据中心外，我们再来看太阳能工业电源，尤其是光伏微型逆变器。为了优化整个太阳能板的输出效率，通常会在它的背面装一些 MPPT 优化器（最大功率点追踪），MPPT 是电源转换的一个装置，帮助用户最大化利用太阳能板的能量。考虑到安装体积和有限的边缘尺寸，MPPT 对功率密度的要求也非常高。此外，这种优化器运行在环境温度变化较大的场合，所以系统对效率的要求也非常高。

图 | TI推出的100V 集成GaN功率级可将 PCB尺寸减小 40% 以上

面相这些典型应用场景，TI推出了全新的100V 集成氮化镓 (GaN) 功率级LMG2100R044 和 LMG3100R017，均采用QFN封装。其中LMG2100R044采用半桥设计，而LMG3100R017则是采用单管 GaN 加上驱动的集成。这两款产品针对常用拓扑进行了优化，包括降压转换器、升压转换器、降压/升压转换器、LLC转换器、PSFB、BLDC电机驱动器和D类音频，TI希望通过这两种模式去满足不同的应用场合。

德州仪器氮化镓产品业务负责人杨斐博士表示：“以微型逆变器为例，得益于 GaN 技术的较高开关频率，设计人员可以将中压应用的电源解决方案尺寸缩小 40% 以上，并实现卓越的功率密度（高于 1.5kW/in3）。与硅基解决方案相比，该全新产品系列还将开关功耗降低了 50%，并且在给定较低输出电容和较低栅极驱动损耗的情况下实现 98% 或更高的系统效率。例如，在光伏逆变器系统中，较高的密度和效率使得同一块太阳能电池板能够存储和生成更多电能，同时可缩小整个微型逆变器系统的尺寸。”

图 | 微型逆变器系统图，来源：德州仪器

此外，他强调：“提升功率密度的同时还是要考虑系统散热，芯片体积越来越小，但是流过它们的功率越来越大，芯片散热也成为了一个挑战。保障 100V GaN 产品系列热性能的关键要素是德州仪器的热增强双面冷却封装。借助该技术，这款器件可以比同类集成式 GaN 器件更高效地从两面散热，并提供优化的热阻。”

据悉， LMG2100R044和LMG3100R017这两款100V GaN 功率级已量产，同时TI为其提供了丰富的参考设计，覆盖微逆系统、数字中心设计和车载 48V 转 12V 等应用。