【2024年8月16日，德國慕尼黑訊】直流-直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器在電動汽車和混合動力汽車中都是必不可少的，用于連接高壓電池和低壓輔助電路。這包括12 V電源的前大燈、車內(nèi)燈、雨刮和車窗電機、風扇，以及48 V電源的泵、轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置、照明系統(tǒng)、電加熱器和空調(diào)壓縮機。此外，DC-DC轉(zhuǎn)換器對于開發(fā)更多具有低壓功能的經(jīng)濟節(jié)能車型也十分重要。TechInsights1的數(shù)據(jù)顯示，2023年全球汽車DC-DC轉(zhuǎn)換器的市場規(guī)模為40億美元，預計到2030年將增長至110億美元，預測期內(nèi)的復合年增長率為 15%。其中，氮化鎵（GaN）發(fā)揮著至關重要的作用，因為它可用于提高 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和車載充電器（OBC）的功率密度。因此，領先的現(xiàn)代驅(qū)動技術(shù)和電氣化解決方案供應商緯湃科技（Vitesco Technologies）選擇了GaN來提高其 Gen5+ GaN Air DC-DC轉(zhuǎn)換器的電源效率。英飛凌科技股份公司（FSE代碼：IFX / OTCQX代碼：IFNNY）的CoolGaN?晶體管650 V能夠在顯著提升整體系統(tǒng)性能的同時，更大程度地降低系統(tǒng)成本并增加易用性。其幫助緯湃科技打造了新一代DC-DC轉(zhuǎn)換器，并為電網(wǎng)、電源和OBC的功率密度（效率超過 96%）和可持續(xù)性樹立了新標準。

CoolGaN?晶體管650 V

基于GaN的晶體管在高頻開關應用中擁有顯著優(yōu)勢，但更重要的是其開關速度已從100 kHz提高至 250 kHz 以上。因此，即使在硬開關半橋中，開關損耗也非常低，而且更大程度地降低了熱損耗和整體系統(tǒng)損耗。此外，英飛凌的CoolGaN?晶體管具有很高的導通和關斷速度，并采用頂部散熱TOLT封裝。由于該系列晶體管采取空氣冷卻而非液體冷卻，因此降低了整體系統(tǒng)成本。這些650 V器件還提高了電源效率和密度，支持800 V輸出功率。其導通電阻（RDS(on)）為50 mΩ，瞬態(tài)漏極至源極電壓為 850 V，IDS,max和IDSmax,pulse分別為30 A和60 A。

英飛凌科技高級副總裁兼GaN系統(tǒng)業(yè)務線負責人Johannes Schoiswohl表示：“很高興看到像緯湃科技這樣的行業(yè)領導者采用英飛凌GaN器件并在應用中不斷創(chuàng)新。如同這次從液冷系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)轱L冷系統(tǒng)一樣，GaN的巨大價值在于它改變了范式?！?

通過GaN晶體管，緯湃科技設計出具有被動冷卻功能的Gen5+ GaN Air DC-DC轉(zhuǎn)換器，降低了總體系統(tǒng)成本。GaN器件還能簡化轉(zhuǎn)換器設計和機械集成，使DC-DC轉(zhuǎn)換器能夠靈活地安裝在車輛中，減少了制造商的工作量。使用GaN晶體管還可將轉(zhuǎn)換器的功率提升至 3.6 kW，功率密度提升至 4.2 kW/l以上。與 Gen5 液冷轉(zhuǎn)換器相比，Gen5+ GaN Air DC-DC 轉(zhuǎn)換器的效率超過 96%，熱性能得到改善。它們可在14.5 V 連續(xù)電壓下提供 248 A 的兩相輸出。相位能夠合并，以實現(xiàn)最大輸出功率，還可以在部分負載的工況下關閉一個相位，并在兩個相位之間交錯開關頻率。此外，通過串聯(lián)切換兩個相位的輸入，基于CoolGaN?功率晶體管650 V的轉(zhuǎn)換器能夠在不超出半導體器件阻斷電壓上限的情況下實現(xiàn)800 V架構(gòu)。該系列轉(zhuǎn)換器的另一個特點是采用隔離式半橋拓撲結(jié)構(gòu)，包括一個基于GaN的半橋、一個完全隔離的變壓器和一個適用于各個相的有源整流器。