電源管理芯片是現(xiàn)代電子產品和設備不可或缺的關鍵器件。同時，伴隨著越來越多的傳統(tǒng)終端開始向電氣化和智能化方向發(fā)展，這就為電源管理芯片帶來了巨大的商機。天風證券的報告中指出，目前，電源管理芯片主要應用于計算機、網(wǎng)絡通信、消費電子和工業(yè)控制等領域。汽車電子領域雖然現(xiàn)在所占市場份額較小，但是近年來其發(fā)展速度卻不容忽視。

　　根據(jù)這種市場發(fā)展趨勢，近年來，致力于電源管理芯片的廠商也開始從低端消費電子開始向汽車領域靠攏。但對于車用半導體來說，耐高溫以及更大功率是他們對相關器件的需求。這些越來越高的要求也使得氮化鎵登上了電源管理芯片的舞臺，成為了新一代電子信息技術革命中的關鍵一環(huán)。

　　電源管理芯片的關鍵指標

　　提到電源管理芯片，就不得不提這個領域中的行業(yè)龍頭——TI。早在2010年，TI就開啟了在氮化鎵領域的探究。在這十年當中，TI不僅增加了其在工業(yè)、電信、服務器和個人電子產品中的應用，還完成了超過4000萬小時的可靠性測試。

　　據(jù)其官方資料介紹，TI歷經(jīng)十多年的投資和開發(fā)，提供了獨有的整體解決方案——將內部硅基氮化鎵（GaN-on-Si）器件的生產、封裝與優(yōu)化的硅基驅動器技術相結合，從而能在新應用中成功采用GaN。

　　TI指出，隨著功率需求的增加，電路板面積和厚度日益成為限制因素。電源設計人員必須向其應用中集成更多的電路，才能實現(xiàn)產品的差異化，并提高效率和增強熱性能。在TI看來，功率密度、低EMI、低IQ、低噪聲高精度與隔離功能是未來電源管理芯片發(fā)展的五個重要因素。

　　德州儀器高壓電源應用產品業(yè)務部氮化鎵功率器件產品線經(jīng)理Steve Tom表示：“TI GaN所關注的是如何提供并在應用中達到更高的功率密度。如果你仔細觀察周圍的世界會發(fā)現(xiàn)，電源管理是非常重要的，包括現(xiàn)在在汽車和工廠里面的應用，以及在更智能更小巧的消費品中，電源管理無處不在?！?/p>

　　通過在先進工藝以及封裝等方面的探索，TI在其電源管理芯片的功率密度上得到了突破。根據(jù)TI官網(wǎng)介紹，TI 功率密度技術的主要優(yōu)勢包括：

　　產熱更少：借助我們先進的器件和氮化鎵技術，實現(xiàn)出色的器件開關性能。

　　熱性能更好：利用先進的冷卻技術（包括增強型 HotRod? QFN 封裝、電源晶圓芯片級封裝和頂部散熱），幫助封裝體散熱。

　　效率更高：借助多級轉換器拓撲和先進的功率級柵極驅動器，使用較小的無源器件實現(xiàn)較高的開關頻率，同時又不影響效率。

　　更小的系統(tǒng)占用空間：利用高級的多芯片模塊技術，節(jié)省布板空間、簡化電路板布局并降低寄生效應的影響。

　　汽車 GaN FET將帶來什么改變

　　從早些時候TI公布的氮化鎵發(fā)展路線圖中，我們便得以發(fā)現(xiàn)，其氮化鎵產品將要向汽車、電網(wǎng)存儲和太陽能等領域發(fā)展。

　　根據(jù)這一發(fā)展計劃，日前，TI推出了其面向汽車和工業(yè)應用的下一代650V和600V氮化鎵（GaN）場效應晶體管（FET），進一步豐富拓展了其高壓電源管理產品線。其中，LMG3525R030-Q1是其首款帶集成驅動器、內部保護和有源電源管理的車用GaN FET。

　　根據(jù)其官方資料介紹，與現(xiàn)有解決方案相比，新的GaN FET系列采用快速切換的2.2 MHz集成柵極驅動器，可為工程師提供兩倍的功率密度和高達99％的效率，并將電源磁性器件的尺寸減少59％。據(jù)介紹，該款新產品也是TI針對氮化鎵產品的戰(zhàn)略性投資。

　　在本次發(fā)布會當中，Steve Tom特別強調了LMG3525R030-Q1的集成驅動優(yōu)勢。他指出，對比離散的解決方案，集成驅動可以實現(xiàn)高速的切換頻率以及較大的壓擺率。他預測，這些優(yōu)勢可以為汽車提供更快的充電時間，更高的可靠性以及更低的成本。所以，這些可以在系統(tǒng)長期穩(wěn)定性、可靠性方面，為汽車解決方案提供很大的優(yōu)勢。

　　據(jù)悉，采用TI GaN FET的封裝產品，其熱阻抗比性能最接近的同類產品還要低23％，因此可使工程師使用更小的散熱器，同時簡化散熱設計。無論應用場景如何，這些新器件均可提供更大的散熱設計靈活性，并可選擇底部或頂部冷卻封裝。此外，F(xiàn)ET集成的數(shù)字溫度報告功能還可實現(xiàn)有源電源管理，從而使工程師能在多變的負載和工作條件下優(yōu)化系統(tǒng)的熱性能。

　　Steve Tom表示：“之前GaN對于市場同類產品的優(yōu)勢，除了之前提到的關于成本、供應鏈、可靠性之外，最大的優(yōu)勢來自于集成，因為集成可以讓芯片變得非常智能，可以通過現(xiàn)在FET所處的環(huán)境、電流和溫度進行相應的措施，這不僅可以讓可靠性更提高一個等級，并且可以使得電源設計者省去很多設計所需要的步驟。所以，我們的產品與市場同類產品相比最大的優(yōu)勢是集成了驅動和保護，使得我們是一個更智能的產品，而不僅僅是一個GaN FET。”

　　對于汽車方面需要非常多層級的電源轉化，車載充電器可能是一方面，進行一個AC/DC 的PFC轉換，另外還有GaN可以被應用在高壓的DC/DC的轉化方面，因為汽車是整體需要非常多層級的電源轉化，所以GaN可以被應用在汽車的許多方面。

　　向工業(yè)領域繼續(xù)拓展

　　除了在汽車領域有所突破外，工業(yè)領域也是TI GaN FET的另一個發(fā)展方向。LMG3425R030便是TI針對工業(yè)領域推出的新產品。

　　TI指出，在工業(yè)設計中，LMG3425R030可在更低功耗和更小電路板空間占用的情況下，在AC/DC電力輸送應用中實現(xiàn)更高的效率和功率密度。

　　這款LMG3425R030在工業(yè)中具有非常廣泛的應用，包括5G、電信、服務器等領域，同樣，在電源AC/DC轉換中也擁有非常廣泛的應用場景。Steve Tom表示介紹：“通常在傳統(tǒng)的應用中，在非常高的效率、功率密度以及非常低的成本中必須要有所取舍。但是，GaN可以達到99%的效率，同時在成本方面，氮化鎵器件也十分具有競爭力。”

　　此外LMG3425R030的集成化設計還可以進行熱監(jiān)測，在過溫的時候提供保護。該器件也可以在集成驅動中也可以監(jiān)測電流，在過流或者短路的時候，其GaN FET可以啟動自我保護程序。