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作者：德州仪器Arianna Rajabi

两年多前，德州仪器宣布推出首款600V氮化镓（GaN）功率器件。该器件不仅为工程师提供了功率密度和效率，且易于设计，带集成栅极驱动和稳健的器件保护。从那时起，我们就致力于利用这项尖端技术将功率级尽可能提高（和降低）。

氮化镓在任何功率级别都很关键。工程师正努力提高切换速度、效率和可靠性，同时减小尺寸、重量和元件数量。从历来经验来看，您必须至少对其中的部分因素进行权衡，但德州仪器正通过所有这些优势实现设计，同时通过在一个封装中进行复杂集成来节省系统级成本，并减少电路板元件数量。从将PC适配器的尺寸减半，到为并网应用创建高效、紧凑的10kW转换，德州仪器为您的设计提供了氮化镓解决方案。LMG3410和LMG3411系列产品的额定电压为600 V，提供从低功率适配器到超过2 kW设计的各类解决方案。

通过导通电阻选择器件

内部氮化镓场效应晶体管（FET）的额定值为RDS(on) - 漏极-源极或导通电阻——其在功率转换器的开关和传导损耗中起着重要作用。这些损失会影响系统级效率及散热和冷却方法。因此，通常来讲，RDS(on)额定值越低，可实现的功率水平越高，同时仍保持高效率。但是更高的RDS(on)可能更合适一些应用或拓扑，如图1所示。

图 1：采用典型电源拓扑结构的70和50mΩ氮化镓器件

过流保护

集成的过流保护不仅简化了用户的布局和设计，且在短路或其他故障情况下，高速检测实际上对于器件保护非常必要。德州仪器的氮化镓器件产品组合具有<100-ns的电流响应时间，可通过安全关断器件并允许其复位来自我防止意外击穿事件。这可保护器件和系统免受从故障管脚读出的故障条件的影响，如图2所示。

图 2：LMG3410/LMG3411系列产品的内部器件结构，包括FET、内部栅极驱动、压摆率控制和保护功能

德州仪器的默认过流保护方法被归类为“电流锁存”保护；这意味着，若在器件中检测到任何过流故障，FET将安全关断，并在故障复位前保持关断状态。在我们的70mΩ器件中，故障在36 A触发；对于50mΩ器件，故障触发器扩展到61 A.

基于不同的应用，一些工程师可能更愿意在合理的瞬态条件下运行，为此我们提供逐周期过流保护。通过逐周期保护，在发生过流故障时，FET将安全关断，且输出故障信号将在输入脉冲宽度调制器变为低电平后清零。FET可在下一个周期内重启，且在瞬态条件下运行，同时仍能防止器件过热。

表1所示为德州仪器的各类氮化镓器件的主要规格、结构和典型系统功率电平。

表1：通过关键参数选择氮化镓

毫无疑问，氮化镓在半导体竞争中处于领先地位，可用于超级电源开关。