【導(dǎo)讀】在為新應(yīng)用考慮板外 AC/DC 電源時(shí)，盡管基于氮化鎵 (GaN) 的替代產(chǎn)品具有更出色的電氣性能和能效，但設(shè)計(jì)人員通常還是會(huì)選擇硅 (Si) 基部件。這可能是由于長期以來在成本效益方面的假設(shè)，也可能是由于長期以來的默認(rèn)選擇。然而，設(shè)計(jì)人員可能忽略了氮化鎵基替代產(chǎn)品對(duì)冷卻的要求降低。
在為新應(yīng)用考慮板外 AC/DC 電源時(shí)，盡管基于氮化鎵 (GaN) 的替代產(chǎn)品具有更出色的電氣性能和能效，但設(shè)計(jì)人員通常還是會(huì)選擇硅 (Si) 基部件。這可能是由于長期以來在成本效益方面的假設(shè)，也可能是由于長期以來的默認(rèn)選擇。然而，設(shè)計(jì)人員可能忽略了氮化鎵基替代產(chǎn)品對(duì)冷卻的要求降低。
硅半導(dǎo)體自 20 世紀(jì)下半葉以來一直是電子工業(yè)的主流。氮化鎵于 20 世紀(jì) 30 年代合成，但經(jīng)過了很長時(shí)間才獲得青睞，并于 20 世紀(jì) 90 年代初首次普遍應(yīng)用于發(fā)光二極管，在制造氮化鎵晶體管作為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 的替代產(chǎn)品具有商業(yè)可行性后，氮化鎵才得到更廣泛的應(yīng)用。
盡管如此，硅仍然是 AC/DC 電源的主流。利用更成熟的制造工藝，供應(yīng)商可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的成本限制范圍內(nèi)提供更多的硅晶體管，但硅基元件遇到了性能和發(fā)熱瓶頸，這為更廣泛地考慮基于氮化鎵的替代產(chǎn)品帶來機(jī)會(huì)。
使用氮化鎵的電源具有更高的電子遷移率和更寬的帶隙，因此可在更高的頻率下工作，且能效更高，外形更加小巧。
氮化鎵在電源產(chǎn)品中的優(yōu)勢
相比硅晶體管，氮化鎵晶體管的電阻和開關(guān)損耗更低，開關(guān)速度更快，功耗更低。此外，氮化鎵晶體管還具有更優(yōu)的導(dǎo)熱性，可在更高溫度下工作。這就減少了對(duì)散熱器、框架或風(fēng)扇等體積龐大、噪音高的冷卻部件的需求。
通過減少部件可提高可靠性，使電源外形更加緊湊，從而在設(shè)計(jì)新應(yīng)用時(shí)能夠節(jié)省寶貴的空間。體積更小、性能更可靠的電源適用于需要高性能、低噪音電源的各種應(yīng)用。
板外氮化鎵AC/DC 電源可用于以下應(yīng)用：
· 要求電源必須高效、可靠、安靜的醫(yī)療設(shè)備
· 用于機(jī)器人、傳感器或控制器的、堅(jiān)固耐用且適應(yīng)性強(qiáng)的工業(yè)設(shè)備
· 為快速、輕型和便攜式設(shè)備供電的消費(fèi)電子產(chǎn)品
· 采用沉浸式低溫電源的游戲系統(tǒng)、控制臺(tái)和虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔
· Bel 旗下各種品牌的氮化鎵電源
Bel Power Solutions 屬于 Bel Fuse Inc. 旗下，一直在擴(kuò)大其基于氮化鎵的 AC/DC 電源產(chǎn)品在市場中的范圍，且 EOS Power 和 CUI Inc. 兩個(gè)品牌都屬于 Bel。這些品牌提供了采用氮化鎵技術(shù)的電源產(chǎn)品組合，旨在實(shí)現(xiàn)比硅基 MOSFET 同等產(chǎn)品更高的功率密度和能效。
EOS 以其超小型電源蜚聲業(yè)界。
圖 1：EPG300 和 MEPG300 電源的外形。（資料來源：EOS Power）
EPG300 和 MEPG300 AC/DC 電源均提供范圍在 12 V 至 58 V 以內(nèi)的六種單輸出電壓，且能效高達(dá) 94%。例如，EPG300-1312 是一款 12 V 輸出的開放式電源，其尺寸為 4.00" x 2.00" x 1.47" (101.6 mm x 50.8 mm x 37.3 mm)。
MEPG300-1312 和該系列的其他型號(hào)專為醫(yī)療應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具體包括病床、成像設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、手術(shù)設(shè)備和診斷設(shè)備。這類電源符合最新的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn) (EN/IEC 60601-1)，并提供適用于 I 類應(yīng)用的 2 x MOPP 隔離選項(xiàng)。
EPG500 和 MEPG500 AC-DC 電源（圖 2）可在 90 VAC 至 264 VAC 的寬輸入范圍內(nèi)提供高達(dá) 500 W 的穩(wěn)壓輸出功率。這兩款電源都提供范圍在 12 V 至 58 V 以內(nèi)的六個(gè)單輸出電壓，且尺寸為 5.00" x 3.00" x 1.58" (127.0 mm x 76.2 mm x 40.0 mm)。
圖 2：EPG500/MEGG 500 電源的外形。（圖片來源：EOS Power）
CUI 的 SDI120-U、SDI300G-U 和 SDI300G-UR 系列 120 W、300 W 臺(tái)式氮化鎵AC/DC 電源設(shè)計(jì)用于各種便攜式消費(fèi)類和工業(yè)應(yīng)用。
CUI SDI120G-24-U-P51（圖 3）是一款 24 V 輸出的臺(tái)式氮化鎵電源，尺寸為 5.20" x 2.01" x 1.26" (132.0 mm x 51.0 mm x 32.0 mm)。該電源可提供高達(dá) 120 W 的連續(xù)功率，并符合美國能源部 VI 級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)。
圖 3：SDI120G-24-U-P51 臺(tái)式電源。（圖片來源： CUI Inc.）
SDI300G-48-U2-P219 適用于需要高功率、高能效和緊湊型 AC/DC 電源的各種應(yīng)用，尺寸為 7.20" x 3.35" x 1.38" (183.0 mm x 85.0 mm x 35.0 mm)，輸出電壓為 48 V，最大電流為 6.25 A。
CUI SDI300G-UR 系列符合 IEC II 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，需采用三孔 (C18) 插頭，而 SDI300G-U（圖 4）和 SDI120G-U 系列則采用兩孔 (C14) 插頭。
圖 4：CUI 的 SDI300G-UR 系列 AC/DC 臺(tái)式電源的外形，需采用雙孔插頭。（圖片來源： CUI Inc.）
結(jié)語
隨著產(chǎn)品制造商不斷要求更緊湊、更高效的電源產(chǎn)品，氮化鎵在消費(fèi)電子、電信和汽車等領(lǐng)域的新電子應(yīng)用中越來越具有吸引力。對(duì)于需要可靠、高效、緊湊的 AC/DC 電源轉(zhuǎn)換并具有額外冷卻優(yōu)勢的應(yīng)用，Bel 品牌為產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員提供了一系列選擇。
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