化水平不断的提高，方案设计除了要实现性能指标之外，在空间和能效方面的挑战也慢慢变得大，因而高功率密度慢慢的变成了方案设计主要目标之一。在这个大背景下，
近日，德州仪器连续发布了多款电源新品——新款100V GaN功率级LMG2100R044和LMG3100R017，1.5W 隔离式直流/直流模块UCC33420-Q1和UCC33420，借助这些新品，设计人能实现更高效、更高功率密度的方案设计。
作为第三代半导体的代表性器件，GaN器件具有高功率密度、高频率、宽带隙、耐高压、耐高温、抗辐射等优点，在电力电子设备中应用广泛。此次德州仪器发布的LMG2100R044和LMG3100R017得益于GaN技术的高开关频率，设计人能将中压应用的电源解决方案尺寸缩小40%以上，功率密度能够达到1.5kW/in3以上。
德州仪器业务负责人杨斐博士表示，GaN相较于传统硅器件有更低的开关损耗，德州仪器将这种优势带到100V GaN新品中。“我们在进行产品开发的时候，将驱动和GaN器件集成在一起，并设计出半桥和单管两种不同的形态，以满足更广泛的应用需求。”
针对GaN器件，驱动电路设计一直都是一个挑战，这也成为GaN器件应用的一道门槛。杨斐指出，在德州仪器的产品布局中，无论是高端GaN器件还是低压GaN器件，都将驱动和GaN器件集成在一起，给设计人员带来更好的使用体验。如果设计人需要单独设计驱动电路，很容易受到寄生参数的影响，采用德州仪器的GaN器件就无需担心这样的一个问题，只需要将信号传送过来即可。同时，这样的设计方式也能确保GaN器件在性能方面具有更加好的一致性。
驱动和GaN器件集成的产品设计，对于提升方案功率密度和效率有非常大的帮助。杨斐以微逆变器应用举例称，如果采用传统的硅器件，效率大约在 94%-96% 之间。德州仪器 100V GaN新品将开关功耗降低了50%，并且在给定较低输出电容和较低栅极驱动损耗的情况下，就可以让微逆变器应用实现98%或更高的系统效率。功率密度也会大幅度的提高，满足方案小型化设计的基本要求。并且，由于开关频率提升，输出电容、电感等被动元件的尺寸都会减小，加之集成驱动和GaN器件本身所需的外围器件就会减少。因此，总结而言，此次德州仪器发布的LMG2100R044和LMG3100R017能够从器件、外围电路，整体和局部，帮助设计人员减少相关成本、提升系统效率、提升功率密度。
杨斐强调，除了微逆变器，48V转12V工业电源、马达系统和其他高功率密度转化器等都是LMG2100R044和LMG3100R017的目标应用领域，100V GaN新品有十分普遍的市场前景。
当然，肯定有设计人员会注意到，当效率和开关频率提升，器件体积下降的情况下，散热会是一个很大的挑战。对此，德州仪器 100V GaN新品也进行了创新，采用热增强双面冷却封装，帮助这一些器件实现高效散热。杨斐称，不只是器件散热得到解决，总系统的散热成本都能得到优化，甚至在某些应用中不需要任何散热器就能够完全满足系统的发热要求。“具体的设计中，顶层散热需要用一些导热胶和硅脂，以确保与散热片的接触，同时提供电气绝缘和热扩散。如果客户要技术上的支持，我们会分享热设计的参考设计和 EVM 模块积累的经验，提供一些热设计的指南。”他在介绍中提到。
和100V GaN新品一样，德州仪器此次发布的1.5W 隔离式直流/直流模块也是高功率密度的代表产品。过往，隔离式辅助电源方案一般会用笨重、庞大且易受振动影响的变压器，设计的布局也因为这样变得很复杂，并且会导致较高的辐射EMI，这是电源系统模块设计的一个痛点。
得益于变压器设计领域的技术突破，德州仪器1.5W隔离式直流/直流模块能够将变压器和硅完全集成到一个封装中，从而显著缩减隔离式直流/直流模块的高度和尺寸。德州仪器中国区技术支持经理宁玉怀先生表示，德州仪器新款1.5W隔离式直流/直流模块为汽车和工业系统提供超高的输出功率和隔离能力，并且采用4mm×5mm的VSON封装，凭借业界超小型封装尺寸和超高的功率密度，设计人能将其隔离式辅助电源尺寸缩减8倍以上，并将高度降低75%以上，BOM的数量也可以减半。
UCC33420-Q1是德州仪器新款1.5W 隔离式直流/直流模块里面一款车规级器件，采用小型封装且符合汽车标准的先进解决方案。根据宁玉怀的介绍，这款器件将隔离电源变压器、初级侧和次级侧电桥与控制逻辑集成到一个封装中，采用EMI优化型变压器，使设计人员能够轻松满足最严苛的EMI要求，例如国际无线电干扰特别委员会 (CISPR) 32和25。德州仪器这样做大概有三方面的考量：
·外置变压器由于振动等因素，对高度较高的器件引脚可能会产生破坏性或降低可靠性；
基于这款器件，设计人员可实现有效抵抗噪声的可靠解决方案，UCC33420-Q1具有大于 200V/ns的业内超高共模瞬态抗扰性（CMTI）和低于3pF的初级到次级的电容，因此可承受极高的电压瞬变。
“在汽车的BMS、OBC、牵引逆变器、数字隔离器CAN总线隔离，以及MCU、电压和的隔离供电等应用中，对UCC33420-Q1有强劲的需求。”宁玉怀在介绍中提到。和UCC33420-Q1一样，UCC33420在非车用市场同样应用广泛。
当然，相较于离散器件打造的方案，德州仪器新款1.5W 隔离式直流/直流模块在灵活性方面会受限制。针对这个顾虑，宁玉怀回应称，德州仪器的策略不是仅仅提供单一产品，而是推出一系列产品，以实现用户和应用的多样需求。
无论是100V GaN新品，还是新款1.5W 隔离式直流/直流模块，德州仪器这些新品器件展示出出色的高功率密度特性，有助于设计人员打造更具有竞争力的电源方案。并且，为帮助设计人员更好地上手，针对这些新品，德州仪器都提供了丰富的设计资源支持。
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