近日，納維塔斯半導體公司在亞特蘭大舉行的APEC 2025大會上，宣布推出全球首款雙向氮化鎵(GaN)功率集成電路(IC)，此舉被業(yè)界譽為在可再生能源和電動汽車等高功率應用領域的“范式轉(zhuǎn)變”。納維塔斯首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人基恩·謝里丹在新聞發(fā)布會上指出，這款新型雙向GaN IC在效率、體積、重量和成本等多個方面都達到了行業(yè)頂尖水平。

納維塔斯在大會上推出的雙向GaNFast功率IC和IsoFast雙通道隔離GaN驅(qū)動器，通過將兩款設備配合使用，可以顯著簡化傳統(tǒng)兩級轉(zhuǎn)換器的設計，減少所需的多個笨重組件。這種創(chuàng)新技術(shù)有望在太陽能和可再生能源、車載充電器及各種能源存儲系統(tǒng)等多個數(shù)十億美元的市場中發(fā)揮重要作用。

雙向GaN IC采用單芯片設計，集成了合并的漏極結(jié)構(gòu)、兩個柵極控制和自主基板夾。這種設計使得雙向開關(guān)轉(zhuǎn)換器(BDS)能夠在雙向上處理電流和電壓，并且可以在任何頻率下進行切換。

相較于傳統(tǒng)的兩級設計，BDS能夠替代四個設備，并起到兩個背靠背功率開關(guān)的作用。謝里丹詳細解釋，當前大多數(shù)電力系統(tǒng)都包括兩個階段：連接到交流電網(wǎng)的功率因數(shù)校正(PFC)電路和用于提供所需電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器，該設計通常需要使用笨重的直流連接緩沖電容。

“有了雙向技術(shù)，兩級轉(zhuǎn)換器將成為歷史，”謝里丹強調(diào)，“我們徹底消除了第二個階段，納維塔斯的單級轉(zhuǎn)換器不僅成本低、密度高、重量輕，而且制造更簡單、可靠性更高?！?/p>

納維塔斯的新設計顯著減少了設備的體積和重量。工程副總裁賈森·張通過比較兩個特斯拉車載充電器(OBC)展示了這一點。傳統(tǒng)的單級OBC高約五英寸，而新型單級OBC僅高約兩英寸，且輕了30%，同時占用了更少的空間。

張還展示了OBC內(nèi)部的電路板，進一步說明了單級系統(tǒng)如何有效消除笨重組件并實現(xiàn)全面表面貼裝。

為了控制雙向開關(guān)的兩個柵極，納維塔斯開發(fā)了IsoFast，這是一款電氣隔離的高速驅(qū)動器，能夠驅(qū)動GaN BDS IC及類似的GaN/SiC設備。IsoFast的瞬態(tài)抗擾度比現(xiàn)有驅(qū)動器高出四倍，能夠處理高達200 V/ns的瞬態(tài)電壓，且不需要外部負偏置電源。

此外，納維塔斯的專利技術(shù)還包括一款單片集成的主動基板夾，這一創(chuàng)新可自動將基板連接到電壓最低的源端子，消除背柵效應，從而提高了系統(tǒng)的效率和可靠性。

謝里丹表示，納維塔斯的雙向GaNFast功率IC將極大地推動可再生能源和電動汽車設備的開發(fā)，能夠減少所需組件的數(shù)量，從而降低總體成本。他指出：“整個第一階段的PFC將不再存在，電解電容器和直流連接電容器也將消失。這種設計本質(zhì)上是軟開關(guān)，使我們能夠充分利用高頻優(yōu)勢，顯著縮小系統(tǒng)中被動組件的體積?！?/p>