【选型】效率高达96.1%， 开关频率运行在500kHz的eGaN FET，适用于汽车48V电源转换器
随着汽车电气化进程的深入，汽车内部的负载功率不断增加，传统的12V供电系统已经接近功率上限。为了进一步提高供电功率、减小线损，需要提高汽车电气系统的电压，目前主流的电压规格为48V电源系统。如图1所示：
图1：汽车电气系统电压变化趋势
目前，汽车中大部分负载仍然采用的是12V供电，而新增部件（如电子真空泵、电子空调、电子涡轮增压器等）逐渐采用48V供电。因此，在汽车内12V和48V供电是并存的，而电源转换器（DC-DC）作为12V电气网络和48V电气网络的桥梁，承担了两者之间能量转换的职责。
通常情况下，汽车内部的空间非常紧凑，而且散热条件不佳。这对于48V电源转换器的体积和效率提出了很高的要求，同时由于能量需要在48V和12V电气网络之间流动，电源转换器还需要具有能量双向流动的功能。在能量正向传输通常采用非隔离BUCK拓扑电路实现降压变换，而反向传输采用BOOST拓扑电路实现升压变换，这可以半桥功率器件实现。如图2所示：
图2：双向DC-DC电源转换器拓扑电路
如图2所示，双向DC-DC电源转换器主要由两个功率开关管和功率电感实现能量传输，开关管的开关频率决定了功率电感的感量和体积大小，开关管的损耗决定整机的发热量和效率。因此，高开关频率、低损耗的功率器件是提高效率、减小体积的关键因素。EPC（美国宜普电源转换公司）推出的eGaN FET具有高开关频率、低开关损耗的特点，对于DC-DC电源转换器的性能提升具有非常重要的作用。
下面我们以EPC推出的新一代（Gen5）eGaN FET EPC2045为例，介绍eGaN FET的性能特点，以及它给DC-DC转换器带来的性能提升。图3所示为EPC2045增强型功率晶体管封装示意图：
图3：EPC2045封装示意图
如图3所示，EPC2045氮化镓场效应晶体管是采用EPC新一代（Gen5）技术封装而成，其耐压为100V，导通阻抗仅为7mΩ，持续运行最大电流可达16A。其管脚之间的距离仅为传统Si MOS的1/10，因此可以最大限度的减小寄生电容和寄生电感，实现更高的开关频率以及更低的开关损耗。为了帮助客户缩短研发周期，EPC推出了参考设计EPC9130，如图4所示：
图4：EPC9130参考设计
图4所示的参考设计DEMO板采用5相交错并联BUCK拓扑电路，以EPC2045为功率器件，可实现输入电压48V，输出电压12V、输出电流50A的DC-DC转换电源，其效率最高可达91.6%，开关频率运行在500kHz，能量密度高达1250W/in3。
由上述参考设计可以看到，采用EPC推出的eGaN FET可以运行在更高的开关频率（500kHz），在保持高效率、低损耗的同时，极大的减小了整机体积，有利于提高汽车48V直流转换电源的性能。
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