新技术 氮化镓(GaN)将接替硅
对于新技术而言，gan本质上比其将取代的技术（硅）成本低。gan器件与硅器件是在同一工厂用相同的制造程序生产出。因此，由于gan器件小于等效硅器件，因此每个晶片可以生产更多的器件，从而降低了每个晶片的成本。
gan有许多性能优势，包括远高于硅的电子迁移率（3.4ev对比1.1ev），这使其具有比硅高1000倍的电子传导效率的潜力。值得注意的是，gan的门极电荷（qg）较低，并且由于必须在每个开关周期内对其进行补充，因此gan能够以高达1 mhz的频率工作，效率不会降低，而硅则难以达到100 khz以上。此外，与硅不同，gan没有体二极管，其在algan / gan边界表面的2deg可以沿相反方向传导电流（称为“第三象限”操作）。因此，gan没有反向恢复电荷（qrr），使其非常适合硬开关应用。
gan确实具有有限的雪崩能力，并且比硅更容易受到过电压的影响，因此极其适用于漏-源电压（vds）钳位在轨电压的半桥拓扑。无体二极管使gan成为硬开关图腾柱功率因数校正（pfc）的很好的选择，并且gan也非常适用于零电压开关（zvs）应用，包括谐振llc和有源钳位反激。
45 w至65 w功率水平的快速充电适配器将得益于基于gan的有源钳位反激，而基于llc的gan用于150 w至300 w的高端笔记本电脑电源适配器中，例如用于游戏的笔记本电脑。在这些应用中，使用gan技术可使功率密度增加一倍，从而使适配器更小、更轻。特别地，相关的磁性元器件能够减小尺寸。例如，电源变压器内核的尺寸可从rm10减小为rm8的薄型或平面设计。因此，在许多应用中，功率密度增加了一倍甚至三倍，达30 w / in3。
图1：gan经优化实现快速开关
在更高功率的应用中，例如为服务器、云和电信系统供电的电源，尤其是基于图腾柱pfc的电源，采用gan可使能效超过99％。这使这些系统能够满足最重要的（和严格的）能效标准，如80+ titanium。
驱动gan器件的方法对于保护相对敏感的栅极氧化物至关重要。在器件导通期间提供精确调节的门极驱动幅值尤为重要。实现此目的的一种方法是添加低压降稳压器（ldo）到现有的硅mosfet门极驱动器中。但这会损害门极驱动性能，因此，最好使用驱动gan的专用半桥驱动器。
更具体地说，硅mosfet驱动器的典型传输延迟时间约为100 ns，这不适合驱动速度在500 khz到1 mhz之间的gan器件。对于此类速度，理想情况下，传输延迟应不超过50 ns。
由于电容较低，因此在gan器件的漏极和源极之间有高电压转换率。这可能导致器件过早失效甚至发生灾难性故障，尤其是在大功率应用中。为避免这种情况，必须有高的dv / dt抗扰度（在100 v / ns的范围内）。
pcb会对gan设计的性能产生实质性影响，因此经常使用rf型布局中常用的技术。我们还建议对门极驱动器使用低电感封装（如pqfn）。
安森美半导体的ncp51820是业界首款半桥门极驱动器，专门设计用于gan技术。它具有调节的5.2 v门极驱动，典型的传输延迟仅为25 ns。它具有高达200 v / ns的dv / dt抗扰度，采用低电感pqfn封装。
最初采用gan技术并增长的将是如低功率快速充电usb pd电源适配器和游戏类笔记本电脑高功率适配器等应用。这主要归因于有控制器和驱动器可支持需要高开关频率的这些应用，从而缩短了设计周期。随着合适的驱动器、控制器和模块方案可用于服务器、云和电信等更高功率的应用，那么gan也将被采用。
图2：ncp51820高性能、650 v半桥门极驱动器用于gan电源开关
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gan确实具有有限的雪崩能力，并且比硅更容易受到过电压的影响，因此极其适用于漏-源电压（vds）钳位在轨电压的半桥拓扑。无体二极管使gan成为硬开关图腾柱功率因数校正（pfc）的很好的选择，并且gan也非常适用于零电压开关（zvs）应用，包括谐振llc和有源钳位反激。
45 w至65 w功率水平的快速充电适配器将得益于基于gan的有源钳位反激，而基于llc的gan用于150 w至300 w的高端笔记本电脑电源适配器中，例如用于游戏的笔记本电脑。在这些应用中，使用gan技术可使功率密度增加一倍，从而使适配器更小、更轻。特别地，相关的磁性元器件能够减小尺寸。例如，电源变压器内核的尺寸可从rm10减小为rm8的薄型或平面设计。因此，在许多应用中，功率密度增加了一倍甚至三倍，达30 w / in3。
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更具体地说，硅mosfet驱动器的典型传输延迟时间约为100 ns，这不适合驱动速度在500 khz到1 mhz之间的gan器件。对于此类速度，理想情况下，传输延迟应不超过50 ns。
由于电容较低，因此在gan器件的漏极和源极之间有高电压转换率。这可能导致器件过早失效甚至发生灾难性故障，尤其是在大功率应用中。为避免这种情况，必须有高的dv / dt抗扰度（在100 v / ns的范围内）。
pcb会对gan设计的性能产生实质性影响，因此经常使用rf型布局中常用的技术。我们还建议对门极驱动器使用低电感封装（如pqfn）。
安森美半导体的ncp51820是业界首款半桥门极驱动器，专门设计用于gan技术。它具有调节的5.2 v门极驱动，典型的传输延迟仅为25 ns。它具有高达200 v / ns的dv / dt抗扰度，采用低电感pqfn封装。
最初采用gan技术并增长的将是如低功率快速充电usb pd电源适配器和游戏类笔记本电脑高功率适配器等应用。这主要归因于有控制器和驱动器可支持需要高开关频率的这些应用，从而缩短了设计周期。随着合适的驱动器、控制器和模块方案可用于服务器、云和电信等更高功率的应用，那么gan也将被采用。
图2：ncp51820高性能、650 v半桥门极驱动器用于gan电源开关
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