在多倫多一個(gè)飄雪的寒冷日子里。
我們幾個(gè)人齊聚在本地一所大學(xué)位于地下的高級電力電子研究實(shí)驗(yàn)室中,進(jìn)行一場頭腦風(fēng)暴。有點(diǎn)諷刺意味的是,話題始終圍繞著熱量,當(dāng)然不是要生熱取暖,而是如何減少功率轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的熱量。我們已經(jīng)將MOSFET和IGBT分別做到了極致,但是我們中沒有人對此感到滿意。在這個(gè)探討過程中,我們盤點(diǎn)了一系列在高壓環(huán)境中失敗的設(shè)備。
在那個(gè)雪花漫天飛舞的日子里,我們聚焦于選擇新方法和拓?fù)洌詫で螳@得更高的效率和密度,當(dāng)然也要找到改進(jìn)健全性的途徑。一位高級研究員幫助總結(jié)了我們面前的挑戰(zhàn):“我們能實(shí)現(xiàn)所有這些設(shè)想。但首先,請給我完美的電源開關(guān)!边@句話里蘊(yùn)含著的半是沮喪,半是希望。
而在數(shù)年后,堪稱完美的電源開關(guān)終于問世。2018年,我們發(fā)布了600-V 氮化鎵(GaN) FET系列產(chǎn)品,包括LMG3410R070、LMG3411R070和LMG3410R050,它們具有集成式驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)裝置。每件設(shè)備都能做到兆赫茲開關(guān)和提供數(shù)千瓦功率 - 這實(shí)現(xiàn)了前所未有的更小巧和更高效率的設(shè)計(jì)。
在正式發(fā)布之前,TI投入大量人力物力, 累計(jì)進(jìn)行了超過2000萬小時(shí)的設(shè)備可靠性測試,使得電源設(shè)計(jì)工程師可以更放心地在各種電源應(yīng)用中使用氮化鎵。
圖片:TI高壓電源應(yīng)用產(chǎn)品業(yè)務(wù)部氮化鎵功率器件產(chǎn)品線經(jīng)理 Steve Tom先生展示氮化鎵產(chǎn)品
“完美電源開關(guān)”的飄然而至
TI始終引領(lǐng)著提倡開發(fā)和實(shí)施全面性方法,確保在嚴(yán)苛操作環(huán)境下,GaN設(shè)備也能夠可靠地運(yùn)行和具有出色的使用壽命。為此,我們用傳統(tǒng)的硅方法制作GaN的硅基,從而利用硅的內(nèi)在特性。此外,壓力測試需要包括常見于開關(guān)電源設(shè)備的硬開關(guān)工作模式,而這恰恰是傳統(tǒng)硅晶體管無法解決的問題。TI的測試主要集中于以下四個(gè)領(lǐng)域:
·設(shè)備可靠性:符合設(shè)備的工程設(shè)計(jì);構(gòu)建設(shè)備內(nèi)在的使用壽命。
·應(yīng)用健全性:在加速環(huán)境下,整合任務(wù)剖面條件,模擬真實(shí)應(yīng)用情形。
·制造:專注于生產(chǎn)流程優(yōu)化和產(chǎn)能改進(jìn)。
·符合電子工程設(shè)計(jì)發(fā)展聯(lián)合協(xié)會(JEDEC)質(zhì)量要求:通過提速測試設(shè)備質(zhì)量和存活能力,來預(yù)見產(chǎn)品的低缺陷率和故障率。
2000萬小時(shí)設(shè)備可靠性測試與計(jì)量
此外,2017年是電力電子行業(yè)振奮人心的里程碑之年。 JEDEC宣布制定完成了JC-70.1,它規(guī)范了GaN的可靠性和質(zhì)量認(rèn)證流程、數(shù)據(jù)資料表、參數(shù)以及測試和特性表征方法。德州儀器公司是JC-70.1標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)始人與積極倡導(dǎo)者之一,基于2000萬小時(shí)的可靠性測試,TI始終致力于幫助整個(gè)行業(yè),進(jìn)一步從我們提供的方法論、專業(yè)技術(shù)和高科技知識中獲益。
完美的電源開關(guān)不再是幾個(gè)人在冰冷地下研究室中的奢望。夢已成真。新穎的電源開關(guān)使設(shè)計(jì)人員能夠充分發(fā)揮他們的能力:讓產(chǎn)品達(dá)到史無前例的功率密度和效率。
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