電子發(fā)燒友網報道（文/莫婷婷）從硅產品、碳化硅產品，再到氮化鎵的功率變換開關產品，PI都走在行業(yè)前列。近期，PI推出InnoMux?-2系列單級、獨立調整多路輸出離線式電源IC——1700V氮化鎵開關IC，這是業(yè)內首款高達1700V的氮化鎵開關IC。新品一出，PI再次成為在氮化鎵領域首家突破額定耐壓水平的電源管理芯片企業(yè)。

PI的功率變換開關持續(xù)迭代

早在2022年，PI就推出了1700V 碳化硅初級開關的汽車級高壓開關電源IC，彼時，該產品以高輸入電壓，高輸出精度，效率大于90%等優(yōu)勢成為業(yè)界標桿性產品。但是碳化硅生長速度緩慢，且生產過程復雜，成本高。而氮化鎵開關IC可以在不犧牲性能的情況下，顯著節(jié)省成本。在市場需求以及技術迭代的多重需求下，PI正式推出1700V氮化鎵開關IC。

PI技術培訓經理Jason Yan介紹了1700V 氮化鎵InnoMux-2 IC的五大特點：一是集成了1700V的PowiGaN?開關；二是極高的多路輸出效率，1000VDC輸入情況下實現高于90%的功率變換效率；三是高精度輸出調整；四是電路更簡單，元件數更少；五是具有完善的保護。

根據介紹，PowiGaN技術是PI 自主開發(fā)的氮化鎵技術。PowiGaN開關替代了 PI 高集成離線反激式開關 IC 的傳統(tǒng)硅晶體管，降低了開關損耗，使充電器、適配器和開放式電源比硅基替代品更高效、更小巧、更輕便。截至目前，PI已經推出了750V、900V、1250V的PowiGaN開關，每一代產品都在上一代的基礎上實現技術迭代，例如相對于1250V的 PowiGaN開關，新品更是增加了耐壓裕量和耐用性，適用于更廣泛的應用。

單級架構優(yōu)勢盡顯：效率高達90%，損耗和熱量降低44%

最受關注的是，PI此次推出的氮化鎵InnoMux-2 IC支持高達1700V的耐壓。一般來說，當母線電壓升高的時候，開關損耗增大，輸出功率能力就會下降。此時怎么把效率做得更高是最大的挑戰(zhàn)。但1700V 氮化鎵InnoMux-2 IC做到了與750V的PowiGaN器件有相同的效率。PI是如何實現極高的多路輸出效率呢？

Jason Yan舉例，原先750V的PowiGaN器件很難做到比400V更高的母線電壓。為了能夠支持更高的母線電壓，傳統(tǒng)的高壓解決方案是采用StackFET的架構來實現的，即利用750V PowiGaN器件串聯一個額外的功率MOSFET(參見PI的DER-859參考設計)來均分電壓。不過隨著母線電壓的增加，開關損耗的增大，電源的整體效率會大幅下降，這種架構也會增加8個以上的元件數目，電路也更加復雜。而且由于使用了兩個功率開關，也無法采用傳統(tǒng)的有源鉗位技術來實現零電壓開關操作。

而PI的InnoMux-2單級架構即可實現的高精度多路輸出，使得整個系統(tǒng)中沒有后級穩(wěn)壓電路，這樣就消除了兩級變換帶來的效率下降問題。同時，InnoMux-2還采用了PI一項獨特的創(chuàng)新技術：次級側實現的零電壓開關(ZVS)技術，也就是利用現有的同步整流管實現的初級側功率開關管的零電壓開關。該技術幾乎消除了功率開關的開通損耗且無需有源鉗位。多項創(chuàng)新技術的加持，讓1700V InnoMux2-EP做到90%的效率，相對于傳統(tǒng)的Stack FET架構82%的效率，可以把損耗和熱量降低了44%。

“這是一個巨大的節(jié)省，這種節(jié)省不僅體現在效率的變化，還體現在IC的溫升會急劇下降。當IC的溫升下降之后，就意味著可以用相同的封裝尺寸實現更高的輸出功率?！盝ason Yan表示。1700V InnoMux-2-EP效率獲得大幅提高，開關損耗也極小，所需的元件數目也大大減少。采用新推出的F封裝，可以在不加金屬散熱片的情況下輸出高達70W的功率。這對于高母線電壓的多路輸出應用是非常難能可貴的。

參考設計套件(RDK-1053)：1700V的PowiGaN在雙路輸出工業(yè)電源中的應用

（電子發(fā)燒友網攝）

除了極高的多路輸出效率，1700V氮化鎵開關IC能精確控制2組或3組CV輸出，在不同輸入電壓及負載條件下精度均達+1%。單級架構還帶來更多的優(yōu)勢，包括提升響應速度，減少了DC-DC轉換和假負載，讓1700V InnoMux-2 IC做到更低的待機功耗，空載輸入功率小于50mW。

隨著功率升高，散熱設計成為一個挑戰(zhàn)。優(yōu)異的散熱性能也成為1700V氮化鎵開關IC被業(yè)界稱贊的關鍵。PI公司營銷副總裁Doug Bailey在接受電子發(fā)燒友網采訪時表示，提高新品的散熱性能有兩個關鍵點，一方面是IC封裝設計的創(chuàng)新。PI推出了F封裝，加大引腳間距和增加爬電間距，F封裝還能夠把熱量導到PCB板進行散熱。另一方面是1700V氮化鎵開關IC采用了最好的氮化鎵技術，減少熱量的產生。

PI公司營銷副總裁Doug Bailey（電子發(fā)燒友網攝）

面向高壓多軌電源領域，提供多個型號的產品

憑借高耐壓的能力，PI的InnoMux2-EP面向高壓多軌電源應用場景。例如對于太陽能、儲能等場景，PI可以提供適用于200-1000VDC母線電壓應用的的1700V耐壓能力的產品。而對于計算機CPU、MCU、功能性電源以及電視機和顯示器等傳統(tǒng)應用場景，仍然可以使用面對308VAC輸入電壓的650/725/750V額定耐壓產品。

在高壓領域，一直是碳化硅器件占據主導地位，此次PI首款1700V氮化鎵開關IC的發(fā)布填補了氮化鎵在高壓領域的空白，打造了行業(yè)的又一個里程碑。市場調研機構Yole預測，到2029年底，功率氮化鎵器件市場規(guī)模將達到20億美元，并將擴展到各個應用領域，與碳化硅器件相比，功率氮化鎵器件成本優(yōu)勢更具吸引力。Doug Bailey在接受媒體采訪時表示，未來PI還會持續(xù)推進氮化鎵技術，將氮化鎵開關IC應用到更多領域。

除了帶來具備技術優(yōu)勢的1700V的氮化鎵開關IC產品，在給方案公司和客戶的支持和配合方面，PI可以提供什么樣的支持與服務？Doug Bailey提到三個方面，一是PI提供了軟件設計支持，推出了PI Expert?設計支持工具，支持平面變壓器，每一個變壓器設計能夠根據客戶具體使用需求實現定制化。二是PI提供了DEMO板，方便客戶在研發(fā)階段做測試生產。三是PI有著強大的技術支持團隊，能夠給客戶提供技術支持。

通過上面PI這次發(fā)布的1700V的新品，我們有理由相信氮化鎵會具有更廣闊的市場應用，也期待在不久的將來PI 能夠帶給業(yè)界更大的“驚喜”。