自推出以来，氮化镓手艺开启了电力电子范畴的新功夫。GaN手艺的三个最要害的参数是更高的带隙，临界场和电子转移率。当这些参数组合在一同时，由于GaN晶体的临界电场高10×，因而与硅MOSFET比拟，电气端子也许近10×这致使了GaN和硅之间的显然分辨：中压GaN器件也许树立在平面手艺上，而这关于硅器件来讲成本太高。为了升高比赛力，硅器件采取笔直手艺建造，因而物理上不行能在统一芯片中占有两个功率器件。EPC的硅氮化镓平面手艺没有这类务必笔直建设的束缚，欺诈这一点的集成电路的旨趣图横截面如图1所示。

图1：EPCGaN手艺可完成功率器件与栅极启动器逻辑的集成。

GaNIC功率级芯片组—EPC与EPC贯串欺诈

从分立式横向eGaNFET器件最先，EPC火速转向更高的集成度。年，ePowerStageIC系列产物经过在更高电压和更高频次程度下将全数定然的功率系统片上性能集成到单个硅片上的GaN-on-SiIC中来从新界说了功率调动，这是硅没法企及的。在年，EPC与EPC功率级芯片组相贯串推向商场（图2）。

EPC是一款额定电压为V的单芯片元件，集成了输入逻辑接口、电平调动、自举充电和栅极启动缓冲电路，以及一个高侧、RDS（on）2.6mΩ典范氮化镓输进场效应管。EPCIC仅需一个外部5V（Vdrv）电源。内部低边和高边电源，Vdrv和Vboot，由外部电源经过串连开关和同步自举开关形成。经过将EN引足毗连到Vdrv，也许禁用内部电路以消沉静态功耗。

图2：EPC与EPCGaNIC芯片组组合框图

图3：EPC无刷直流机电逆变器性能框图

采取EPC的EPC机电启动参考策画

为了演示EPCIC在机电启动逆变器中的性能，EPC发表了EPC参考策画。在该演示板上，三相逆变器的每个半桥囊括两个EPCIC，其PWM记号交织毗连，也许插入源极分流器以读取电流，如图3所示，展现了旨趣图的一部份。

经过对低边开关欺诈类似的IC，也许得到一个均衡的半桥逆变器，而且两个开关均也许相干于电源接地浮动。这使得源极分流器的插入更轻易，防止了输入PWM记号节点上的接地做梗。EPC板囊括一个过流探测电路，可用做过流或限流性能，详细取决于所需的算法和调制。

运用

PWM频次增长和死区功夫增加

GaNIC和FET在机电启动运用中具备多项上风。最轻易明白的上风是减小了逆变器尺寸，这是由于GaNFET和IC的固有尺寸比等效MOSFET小。然而，为了充足欺诈新手艺，最佳以更高的PWM频次运转机电，进而增加死区功夫。2

增长开关频次有助于增加输入滤波器，并消除对电解电容器的须要。表1显示了两个逆变器之间的对照-一个以20kHz，ns死区功夫运转，另一个基于GaN，以kHz，14ns死区功夫运转。欺诈GaN逆变器，机电效率更高，由于很多耗能谐波被去除。

表1：20kHz、ns逆变器与采取增加输入滤波器2的kHz、14nsGaN逆变器之间的对照。

具备低L/R功夫常数的机电运用

全数须要高电气频次和神速动态的运用，如无人机螺旋桨和电动自行车踏板内机电，都欺诈特别低电感（几-微亨局限）的机电。跟着更好的材料和更高强度的永磁体完成更高效的磁路策画的涌现，机电每相的匝数也许增加，而且依然形成类似的反电动势。

电流随功夫回升与电压与电感之比相干，跟着电感的消沉，电流回升得更快，PWM感想电流纹波也是如许。电流回升功夫增加和纹波增长形成热量和额外的EMI噪声，这是不期盼的。常常，这些机电具备较小的功夫常数，τ=L/R，也许从kHzPWM频次中受益。

输入电流和电压纹波

输入电压纹波?v到处逆变器中与输出相电流成正比，与PWM频次和输入电容成反比，以下式所示：

所需的?v纹波取决于电缆从直流源到逆变器形成的辐射所给出的EMI治理。假使PWM频次在20kHz局限内，则所需的输入电容C在理论上惟有欺诈比陶瓷电容器笨重且牢靠性较低的电解电容器才力得到。另外，电解电容器受可流经它们的RMS电流的束缚。当频次增长到kHz时，策画人员也许欺诈X7R等陶瓷电容器。EPC参考策画供给电解电容和陶瓷电容两种取舍，使策画人员有机遇取舍本人喜爱的开关频次，并遵循须要增加或移除电容。

采取梯形调制的电开用具

很多电开用具运用仍在欺诈梯形调制计划和相干逆变器旨趣。采取逐周刻日流计划和低电感机电，PWM频次越低，电流纹波越高。这反过来又会形成热量和不须要的功率耗散。欺诈具备类似梯形计划的GaN逆变器也许增长PWM频次，尔后消沉电流纹波，进而得到更高的效率，更少的热量和更少的震荡。

论断

在责罚机电运历时，假使PWM频次增长，死区功夫大幅增加，输入电容从电解电容器调动为陶瓷电容器，GaN逆变器也许升高系统的效率。欺诈EPC的新式GaNIC，如EPC和EPC，也许升高功率密度和系统效率，同节令省大批系统策画做事。

参考文件：

1．A.Lidowetal.“GaNTransistorsforEfficientPowerConversion.”ThirdEdition,Wiley.ISBN-1---7.

2．A.Lidow.().“GaNPowerDevicesandApplications.”PowerConversionPublication.

3．M.Palmaetal.().“GaNDevicesforMotorDriveApplications.”IEEE8thWorkshoponWideBandgapPowerDevicesandApplications(WiPDA),pp.–.

4.D.Cittantietal.().“PWM-InducedLossesinElectricalMachines:AnImpedance-BasedEstimationMethod.”24thInternationalConferenceonElectricalMachinesandSystems(ICEMS).