氮化鎵場效應晶體管是當今電力電子領域的明星，它正在提高功率轉換效率、電機控制和功率密度，有效滿足當前的市場需求和趨勢。

Julius Kaluzevicius

Senior Staff Engineer

在這個時代，自動化設備及逆變器數量的增加正在徹底改變工業和家庭，對舒適生活方式的追求越來越依賴于高效可靠的電源管理解決方案。隨著越來越多的設備和系統融入我們的日常生活，出于經濟和環境原因，確保最佳能源使用至關重要。這種需求推動了電源控制和轉換技術的進步，這些技術在提高電源效率和性能方面發揮著關鍵作用。

功率因數是電氣系統效率的關鍵決定因素，因為功率因數越高，無功功率形式的能量浪費越少。通過優化功率因數，企業和家庭可以顯著降低能源消耗和成本，從而實現更可持續的電力使用。在某些地區，法律要求進行功率因數校正（PFC），以確保有效使用能源并減輕電網壓力。

如今，大多數開關電源和逆變器都采用傳統的PFC拓撲結構，利用其簡單性、低成本和可靠性。這些傳統PFC解決方案的共同特點是使用硅MOSFET或絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。常見的問題是它們的開關損耗和散熱，這在更高功率和更小尺寸下變得具有挑戰性。

隨著市場朝著能夠以更低成本提供更高功率的小型器件發展，GaN FET開始發揮重要作用。氮化鎵場效應管可實現效率和尺寸的改進，可以對系統總成本產生積極影響。

瑞薩電子的該解決方案演示了如何輕松地將硅器件替換為瑞薩電子氮化鎵場效應管（見下圖）。

1.2kW高壓逆變器，基于GaN的功率因數校正（PFC）

該系統的關鍵部件是MCU，它確保了穩定可靠的系統性能。如今，MCU內核正變得越來越普通，外設提供了越來越多的價值，減少了對外部元件的需求并簡化了電源電路控制。

瑞薩電子提供廣泛的專用電機控制MCU和MPU產品組合。

由于氮化鎵場效應管的獨特特性，整體系統性能的提高是顯而易見的：

提高硬開關和軟開關電路的效率

提高功率密度

減小系統尺寸和重量

更簡單的散熱設計

降低整體系統成本

瑞薩電子氮化鎵場效應晶體管的下一個非常重要的優勢是，大多數器件都可以用常用的柵極驅動器驅動。此功能允許輕松進行系統升級，從而顯著提高效率。

盡管氮化鎵場效應晶體管是當今電力電子的明星，但不應忘記它們與其他部件結合使用可提高系統的整體性能。值得注意的是，邏輯組件經常被忽視或被認為是最后的。它們的主要缺點是它們占用的PCB空間，盡管具有成本優勢，因為它通常需要多個組件。我們利用瑞薩電子獨特的可編程混合信號器件GreenPAK和HVPAK來應對這一挑戰。在該解決方案中，HVPAK用于過壓保護和放電控制，這是一種相對較小的設備，在獨立模式下工作，包含復雜的狀態機，確保可靠的硬件運行。如果所選MCU不具備此功能，GreenPAK可在硬件中實現簡單可靠的PWM重疊保護。

從整體趨勢來看，電機控制和逆變器系統也變得越來越小，處理的功率也越來越高。這凸顯了對解決方案的需求，該解決方案既能提高功率密度，又能最大限度地減少總組件數量和解決方案尺寸。

要了解更多信息，請點擊文末閱讀原文查看我們的1.2kW 基于GaN的功率因數校正（PFC）的高壓逆變器成功產品組合，并了解有關我們其他成功產品組合的更多信息以及它們如何幫助您更快地進入市場。

瑞薩電子(TSE: 6723)

科技讓生活更輕松，致力于打造更安全、更智能、可持續發展的未來。作為全球微控制器供應商，瑞薩電子融合了在嵌入式處理、模擬、電源及連接方面的專業知識，提供完整的半導體解決方案。成功產品組合加速汽車、工業、基礎設施及物聯網應用上市，賦能數十億聯網智能設備改善人們的工作和生活方式。