2024年11月4日，Power Integrations（PI）推出采用了PI专有的PowiGaN技术的1700V额定耐压GaN开关IC产品InnoMux2。这是业界首款支持如此高耐压的GaN开关IC。

  其实早在2018年，PI就推出了集成750V耐压的GaN产品InnoSwitch，改变了手机充电器市场；2022年，PI继续推出900V耐压的产品，满足了550V DC下20%的降额，2023年推出了1250V产品，继续推高氮化镓的裕量和耐用性，如今新品来到了1700V的高耐压值。

1700V高耐压值有什么好处？

  GaN和SiC同为第三代半导体材料，目前的产品中GaN产品主要应用在高频和中低压（一般指750V以下）应用中，SiC主要应用与大电流和高压（一般指1200V以上）应用中。但如今PI将GaN产品也做到了1700V的耐压。这么做有什么好处呢？

  更高电压具有多项好处，随着对于功率与效率增加的需求与日俱增，电压正在不断提升，因为更高的电压意味着可以降低电流，根据功率P=I2R，可以有效减少功率传输过程中的损耗。同时，更高的耐压也可以更简单的应对电网波动。

  图：PI营销副总裁Doug Bailey

  在PI营销副总裁Doug Bailey看来，1700V高耐压的GaN产品带来最大的，也是最直接的好处，就是可以显著节省产品成本。因为相对于SiC产品来说，GaN产品的成本更低。首先SiC是一个高耗能产业，其外延生产过程需要保持在2200℃以上的高温，而且耗时较长；其次是SiC硬度很高，切割损耗比较大；三是SiC大部分生产设备需要特别定制，而GaN的生产设备可以直接采用硅的生产设备。

  他同时强调，PI自从建立以来，人员、设备，以及技术都集中在高压市场，高压跟低压最大的不同是，高压需要考虑爬电间距，或者是空间间距的安全性，因为高压涉及到安全性和可靠性的问题。“从市场方面来看，我们更希望致力于高附加值的高压市场。”

  图：PI 资深技术培训经理阎金光

  “1700V的PowiGaN在1360V时可以提供80%的降额，这非常适合汽车充电器、太阳能逆变器、三相电表和各种工业电源系统等场景中，可取代昂贵的SiC。” Doug Bailey表示。

InnoMux2有哪些优势

  谈到InnoMux2这个新产品的优势，PI 资深技术培训经理阎金光主要列举了以下几点：

  首先是具有1700V的PoweiGaN开关；

  二是极高的多路输出效率。InnoMux2单级架构大幅提高了多路输出效率，以为无需后级稳压电路，消除了相关级联叠加的变换损耗，从而在1000V DC输入情况下可以实现高于90%的功率变换效率；

  三是高精度输出调整，可精确控制2组或3组CV输出，在不同输入电压及负载条件下，精度都可达到±1%；

  四是出色的待机性能，空载输入功率小于50mW；

  五是具有独特的SR-ZVS技术，可在多路输出的反激式电源设计中实现零电压开通（ZVS），且不需要有源钳位或任何额外器件。通过ZVS，可在1000V DC下保证开关损耗的降低；

  六是元件更简单，元件数更少，这样可以节约器件数量及PCB面积；

  七是具有完善的保护。

  传统上，从750V低压氮化镓获得高压支持的最佳替代方法是在其上串联一个StackFET。可以注意到，在900VDC的母线电压下，其效率约为82%，而采用1700V氮化镓器件，其损耗几乎减少了一半。“这是一种更好的思路。当我们把效率从80%多提升到90%多时，损耗可以减少一半。或者，可以从相同的体积获得双倍的能量。这是非常重要的。”阎金光指出。

结语

  据Yole统计，到2029年底，功率GaN器件市场规模将达到20亿美元，并将扩展到各个应用领域，与SiC器件相比，其成本优势更具吸引力。其实我们也看到了GaN器件正逐渐向更多应用领域渗透。PI也将更多的资源投向了GaN领域，在Doug Bailey看来，随着GaN技术越来越成熟，其应用领域将会越来越广。