【应用】EPC硅基增强型氮化镓场效应晶体管助力800W砖电源应用,系统效率高达97.5%

2021-06-30 世强
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随着电力电子技术的不断创新,半导体产业发展至今已到第三代如氮化镓,碳化硅等宽禁带半导体材料,随着市场应用对模块电源的功率密度和效率要求原来越高,其发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰,高功率密度是模块电源发展的总体趋势。


标准砖DC-DC电源模块按照模块尺寸可分为1/16砖、1/8砖、1/4砖等,如下图1为1/4砖电源模块,基于GaN的砖电源砖模块设计使用GaN可提升提高效率,该类电源模块可应用应用于网络通信设备、数据中心供电、工业设备、智能制造等领域。


                                                       图1   1/4砖DC-DC电源模块


如下图2是800W的1/4砖DC-DC电源模块的设计主架构框图。其中主体是由逆变+同步整流搭建而成全桥LLC变换器,其功能特性为输入电压为36~48V,输出电压为7.2~9.6V,输出电流80A,变压器匝比为5:1,频率500KHZ。


本文重点介绍EPC公司的氮化镓场效应晶体管EPC2218应用于全桥拓扑LLC一次侧同步整流开关使用,额定电压为100V,单机使用4个。

                                                      图2 1/4砖DC-DC电源模块主架构框图 


                                                               图2   EPC2218封装尺寸图


EPC硅基增强型氮化镓(eGaN)场效应晶体管EPC2218应用于1/4砖DC-DC电源模块中具有以下优势:

1、EPC2218具有更宽带隙和电子迁移率,其开关速度更快,可轻松实现100V内ns级切换,开关频率可上至GHz。

2、提高电源功率密度,利于模块化设计相比SMOS器件效率能提升2%以上,满足高功率密度高效设计;

3、高耐压100V,针对输入电压具有2倍以上的耐压余量,避免电压应力导致击穿的风险;

4、持续漏极电流60A@Tτ=25℃,峰值脉冲电流达231A,满足额定功率下提供给负载的最大连续电流;

5、超低导通电阻RDs(on)最大值为3.2mΩ,降低其损耗以及器件发热量;

6、非常低的栅极电荷Q-G,较基准硅 MOSFET器件小十倍,典型值10.5nc,可提升开关速度;

7、零反向恢复电荷Q-RR,以及实现更高效的同步整济;

9、管子尺寸小仅为3.5mmx1.95mm,节省PCB板电路面积;

10、EPC2218是目前市场上尺寸最小的高效率100 eGAN Fet;

11、相比Si MOS版本设计,在输入40V输出800W时效率为96.2%,使用EPC2218系统效率要高达97.5%以上。


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产品型号
品类
Configuration
VDSmax(V)
VGSmax(V)
Max RDS(on) (mΩ) @ 5 VGS
QG typ(nC)
QGS typ (nC)
QGD typ (nC)
QOSS typ (nC)
QRR(nC)
CISS (pF)
COSS (pF)
CRSS (pF)
ID(A)
Pulsed ID (A)
Max TJ (°C)
Package(mm)
Launch Date
EPC2040
Enhancement Mode Power Transistor
Single
15
6
30
0.745
0.23
0.14
0.42
0
86
67
20
3.4
28
150
BGA 0.85 x 1.2
Apr, 2017

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型号- EPC2212,EPC2057,EPC2214,EPC2059,EPC9003C,EPC2215,EPC2218,EPC2016C,EPC2019,EPC2052,EPC2051,EPC2053,EPC9046,EPC9047,EPC90155,EPC2029,EPC9010C,EPC2021,EPC2020,EPC9014,EPC2022,EPC9097,EPC9098,EPC9099,ЕPC2218,EPC9092,EPC9093,EPC9050,ЕPC2215,EPC9091,EPC9006C,EPC2036,EPC2010C,EPC9001C,EPC2034C,EPC2032,EPC2031,EPC2033,EPC9061,ΕPC2059,EPC9062,EPC2203,EPC9048C,EPC2202,EPC2204,EPC2015C,EPC2207,EPC2206,EPC2007C,EPC9034,EPC9078,EPC9035,EPC2045,EPC90122,EPC90123,EPC9033,EPC90124

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型号- EPC2212,EPC2010C,EPC2059,EPC2034C,EPC9003C,EPC2215,EPC2218,EPC2016C,EPC2019,EPC2052,EPC2051,EPC2032,EPC2053,EPC9047,EPC2033,EPC9062,EPC9048C,EPC2204,EPC2207,EPC9010C,EPC2007C,EPC9078,EPC9035,EPC2045,EPC9014,EPC2022,EPC9097,EPC90123,EPC9098,EPC9099,EPC9092,EPC9093,EPC90124,EPC9091,EPC9006C

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型号- EPC2305

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满足150W内适配器、PD快充、氮化镓快充等主流产品测试需要;并可查看被测开关电源支持协议,诱导多种充电协议输出,结合电子负载和示波器进行高精度测试。测试浪涌电流最大40A。支持到场/视频直播测试,资深专家全程指导。

实验室地址: 深圳 提交需求>

晶体匹配测试

提供CE测试服务,通过晶体回路匹配分析,给出测试报告。支持EPSON所有MHz无源晶体、32.768KHz晶体。支持到场/视频直播测试,资深专家全程指导。

实验室地址: 深圳/上海 提交需求>

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