介紹了氮化鎵（GaN）功率IC在電機逆變器中的應用，對比傳統(tǒng)硅基解決方案，闡述了其優(yōu)勢、實際應用案例、設計考量及結論。

*附件：Driving-Electric-Motors-with-GaN-Power-ICs.pdf

1. 挑戰(zhàn)與變革 ：使用GaN功率IC的電機逆變器可降低系統(tǒng)成本，如去除散熱器、提高集成度、實現自動化裝配，同時提升效率、降低能耗、改善產品評級。但傳統(tǒng)硅開關解決方案在行業(yè)內更為人熟知，且部分應用對高功率密度需求不高。
2. 電機逆變器中的關鍵優(yōu)勢
   • 性能卓越 ：開關損耗極低，能實現50kHz以上的高開關頻率，開關定時精準、延遲和死區(qū)時間短，耐壓高達650V DC/800V瞬態(tài)。
   • 集成度高 ：集成柵極驅動器、電壓調節(jié)器、無損電流檢測和溫度傳感器，減少PCB上的元件數量，使系統(tǒng)尺寸更小、可靠性更高。
   • 效益顯著 ：相比碳化硅（SiC）和硅（Si），分別降低20%以上和50%以上的損耗，提高2%的效率，降低諧波，減小電機尺寸和成本，降低EMI濾波器成本，提高動態(tài)性能，降低現場故障率。
3. 高功率電機逆變器實例 ：以使用GaNSafe技術的高功率電機逆變器為例，其供電電壓400V DC，輸入電流16A RMS，電機功率4kW+（取決于散熱器和環(huán)境溫度），開關頻率100kHz+，具備多種保護功能和先進特性。
4. GaNFast半橋IC特點 ：完全集成半橋電路，集成電平轉換器和自舉電路，開關頻率達2MHz，有2kV ESD保護；采用GaNSense技術，具備多種保護功能和低功耗待機模式；封裝尺寸小、高度低，符合環(huán)保標準，相比硅解決方案節(jié)能達40%，產品提供20年有限保修。
5. 設計考量
   • 散熱設計 ：散熱器存儲大量瞬態(tài)能量，PCB布局散熱雖無此問題，但可能出現更高峰值溫度?？赏ㄟ^選擇合適散熱器、降低發(fā)熱、快速過流保護和實施熱節(jié)流來解決。
   • 電流檢測與過流保護 ：傳統(tǒng)方案信號延遲長，而使用GaNSense的CS信號可在100ns內可靠關斷功率開關。
   • EMI ：NV GaNSense提供可調dV/dt，能有效改善輻射發(fā)射頻譜，如NV6245C和NV6245M在相同工況下輻射發(fā)射頻譜改善超10dBμV/m。
6. 結論 ：使用GaN功率IC的電機逆變器可大幅節(jié)省系統(tǒng)成本，增強魯棒性，實現高性能可靠運行。但熱設計仍需重點關注，特別是異常工況下。Navitas擁有豐富的GaN功率IC產品組合，可滿足眾多消費和工業(yè)應用的不同功率需求。