【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%

时间： 2021-06-30 来源：世强

技术问答

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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