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硅电源技术领域的创新曾一度大幅缩减这些应用的尺寸,但却很难更进一步。在现有尺寸规格下,硅材料无法在所需的频率下输出更高的功率。而对于即将推出的5G无线网络,以及未来的机器人、可再生能源直至数据中心技术,功率都是一个至关重要的因素。
“工程师现在处于一个非常尴尬的境地,一方面他们无法在现有空间内继续提高功率,但同时又不希望增大设备所需的空间,”德州仪器产品经理Masoud Beheshti说,“如果不能增大尺寸,那么只能提升功率密度。” 了解如何利用德州仪器的GaN产品系列实现更高的功率密度。 GaN的时代 60多年以来,硅一直都是电气组件中的基础材料,广泛用于交流电与直流电转换,并调整直流电压以满足从手机到工业机器人等众多应用的需求。虽然必要的组件一直在持续改进和优化,但物理学意义上的极限却是横亘在硅材料面前的一条无法逾越的鸿沟。 与此同时,一种基于GaN的全新电源和转化系统正应运而生,它们的功率损耗更低,产生的热量也更少。由于高温会提高运行成本、干扰网络信号并诱发设备故障,这些特性便显得尤为重要。 1.jpg GaN可处理更高频率和更高能效的电源,与硅组件相比,它可以在尺寸和能耗减半的条件下输送同等的功率。由此便可以提高功率密度,帮助客户在不增大设计空间的同时满足更高的功率要求。 更高的频率交换意味着GaN可以一次转换更大范围的功率,减少复杂装置中的功率变换。由于每次功率变换都会产生新的能耗,这对于很多高压应用都是一项显著的优势。 当然,一项已经持续发展60年的技术不会一夜之间被取代,但经过多年的研究、实际验证和 可靠性测试,GaN定会成为解决功率密度问题的最佳技术。德州仪器已经在高于硅材料的工作温度和电压下,对GaN装置进行了2000万小时的加速可靠性测试。在此测试时间内,远程飞行世界纪录保持者GlobalFlyer可绕地球飞行259,740次。 GaN的未来发展 在一些功率密度为优先特性的关键行业,GaN已经开始替代硅材料。“目前德州仪器已经完成了GaN的封装和测试,对于功率密度为优先考虑要素的客户而言,他们又多了一种新的选择,”德州仪器产品营销工程师Arianna Rajabi说。 批量化生产GaN功率模块的最佳适用行业包括: 制造; 数据中心; 无线服务; 可再生能源; 未来,GaN将继续扩展至消费者电子产品等应用,打造更薄的平板显示器,并减少可充电设备的能源浪费。
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