云镓大功率 GaN 产品 | 技术参数解读 & 钛金服务器电源 DEMO

来源:钟先生发布时间:2024-07-207672浏览

云镓工业级 GaN 产品

器件参数解读 & 3kW服务器电源 DEMO

1. 前言

云镓半导体在工业级GaN产品上不断耕耘，推出系列化GaN功率器件以及驱动器产品。在应用DEMO上陆续展示了钛金3000W服务器电源及600W微型逆变器。本文从器件参数、系统DEMO及驱动器角度全方位解读云镓工业级GaN产品系列。

2. 云镓工业级 GaN 产品参数优势

聚焦数据中心与再生能源等应用，云镓半导体陆续推出适合不同功率段的GaN器件，形态覆盖DFN8*8、TOLL和TOLT等，更有 650V/150A 超大电流的 GaN 管芯（更多产品信息，请联系gary@yunjiasemi.com,tanguiyan@yunjiasemi.com，或登录www.cloudsemi.net）。

通过器件设计与工艺平台的共同优化，将GaN关键性能参数 Ron,max*Qg 以及 Ron,max*Qoss大幅优化，很好解决了导通损耗与驱动损耗、开关损耗的trade-off问题。同时基于更优化的走线方案以及工艺升级，管芯面积较业界同行大幅缩减，在DFN8*8封装里可以实现极低内阻 50mΩ。

在器件参数上，以650V/30mΩ器件为例，云镓半导体GaN产品在栅电荷Qg、输出电荷Qoss、输出电容存储能量Eoss均领先于国内同行，与国际头部厂商持平。在电源应用中表现出更快的驱动速度（更低的驱动损耗）、更快的开关速度（更低的开关损耗）、更低的输出电容损耗，从而实现更高的开关频率，更小的电源体积，更高的电源密度。单片集成的 ESD防护电路提供了2kV HBM 等级，确保 GaN 器件在 PCB 生产组装环节更加安全可靠。详细参数，可以访问云镓官网获取规格书。

3. 钛金 3000W 服务器电源应用

基于自研的650V/30mΩ CG65030TAD，云镓实现3000W 服务器电源DEMO，实物图如下。电源拓扑为PFC + LLC（PFC 与 LLC 子板各 4 颗 30mΩ GaN）。

如下为 PFC 侧 GaN 器件测试波形，PFC最高开关频率达到将近 500kHz。

在与国内厂商Vendor-B的温升与效率对比实验中，半载效率上，CG65030TAD相较于同规格友商的TOLL器件效率高0.5%，温升较友商低~10摄氏度。

4. GaN专用驱动器与DrGaN

E-mode GaN器件的驱动电压一般在5~7V，若采用传统 SiMOSFET驱动器，需增加额外的R/C元件，造成一定的驱动复杂度以及可靠度问题，在消费电子应用尚可，在工业电源推广风险极大。另一种解决方案——限制驱动器的供电电压在6V附近，又要额外引入稳压电路，给电源设计工作者造成诸多不便。

基于上述问题，云镓推出针对E-mode GaN的专用驱动器CGC02201，其是一款针对GaN 的单通道Low-Side栅极驱动器，拉电流能力强，峰值拉电流可达4A，适合Boost-PFC，Totem-pole PFC和LLC等电路拓扑，如下为典型应用电路：

产品主要特点：

宽供电电压范围VCC

集成线性稳压器，供电电压最高达18V，内置稳压电路可提供稳定的6V末级供电，确保GaN器件栅极能稳定接受6V的驱动信号。

宽PWM输入幅度

输入PWM幅值最高达18V，兼容传统硅基器件控制器，为电源设计提供极大便捷。

独立的SGND与PGND设计

采用独立的SGND和PGND设计，实现输出和输入间的信号隔离，提升系统可靠度。

独立的栅极开启与关断回路设计

采用独立的OUT+ 和OUT- 设计，实现独立可调的开启和关断速度。

灵活可调dV/dt

通过调整外接Rg大小，灵活调整turn-on slew rate，提供足够的EMI调整空间。

产品组合上，云镓推出DrGaN产品系列：“Dr+LS”单边合封、“Dr+HB”半桥合封产品。

同时，云镓在器件结构上积极创新，24Q4将推出适用于微逆、电网调控及 OBC 等场景的高压双向阻断器件（HV Bi-directional Switch），敬请期待。

关于云镓

云镓半导体科技有限公司 (CloudSemi) 成立于2021年11月，是一家专业从事GaN功率器件及解决方案的设计公司，现有上海、杭州、深圳三个研发及办事机构。公司核心团队具有多年GaN器件量产经验，具备工艺开发、器件定制、IC设计、封装测试、可靠性评估和系统应用等全建制能力，可以提供定制化设计和全套解决方案服务，帮助客户实现系统竞争力。目前，公司已推出多款氮化镓功率器件及IC类产品，应用场景可覆盖消费电子、数据中心、再生能源以及汽车电子等领域。