電動(dòng)車如何提升續(xù)航？電池上作文章之外，德州儀器探索了這種可能性

電動(dòng)車如何提升續(xù)航？開放性地探索這個(gè)問題的話，給車輛減重、提高電池密度……甚至減小車輛風(fēng)阻系數(shù)都會(huì)成為探究方向。

但是日前，知名的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)＆制造廠商德州儀器（TI），給出了他們?cè)诹硪粋€(gè)方向上的探索成果。

TI推出的是面向汽車和工業(yè)應(yīng)用的下一代650V和600V氮化鎵（GaN）場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）產(chǎn)品，與TI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(qū)動(dòng)器，可幫助工程師提供兩倍的功率密度和高達(dá)99％的效率，與此同時(shí)，還將電源磁性器件的尺寸減少59％。

圖片來源：TI

TI官方資料顯示，與現(xiàn)有的Si或SiC解決方案相比，使用TI新型車用GaN FET可將電動(dòng)汽車（EV）車載充電器和DC／DC轉(zhuǎn)換器的尺寸減少多達(dá)50％，從而使工程師能夠延長(zhǎng)電池續(xù)航，提高系統(tǒng)可靠性并降低設(shè)計(jì)成本。而在工業(yè)設(shè)計(jì)中，這些新器件則可以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(yīng)用（例如超大規(guī)模的企業(yè)計(jì)算平臺(tái)以及5G電信整流器）中實(shí)現(xiàn)更高的效率和功率密度。

德州儀器高壓電源解決方案副總裁Steve Lambouses表示：「工業(yè)和汽車應(yīng)用日益需要在更小的空間內(nèi)提供更多的電力，設(shè)計(jì)人員必須提供能在終端設(shè)備長(zhǎng)久的生命周期內(nèi)可靠運(yùn)行的電源管理系統(tǒng)。憑借超過4，000萬個(gè)小時(shí)的器件可靠性測(cè)試和超過5 GWh的功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用測(cè)試，TI的GaN技術(shù)為工程師提供了能滿足任何市場(chǎng)需求的可靠的全生命周期保障?！?/p>

TI推出面積汽車和工業(yè)應(yīng)用的GaN FET產(chǎn)品背后，是其在電源管理領(lǐng)域的長(zhǎng)期探索。他們挑戰(zhàn)了五個(gè)「最具挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域」：功率密度、低EMI、低靜態(tài)電流、低噪聲高精確度和隔離。

圖片來源：TI

TI對(duì)GaN采取的硅基氮化鎵，我們將驅(qū)動(dòng)集成在了硅基層上，這使得我們可以提供更可靠、更具成本優(yōu)勢(shì)、更加實(shí)用的GaN解決方案。

TI GaN的發(fā)展線路圖，GaN對(duì)于TI來說是非常具有戰(zhàn)略意義

實(shí)際上，TI從十年前就開始研發(fā)GaN，認(rèn)為GaN會(huì)在工業(yè)、電信、以及個(gè)人電子消費(fèi)品、企業(yè)的電源中會(huì)有非常廣闊的應(yīng)用，因?yàn)檫@些領(lǐng)域需要非常高的功率密度，并且對(duì)可靠性的要求也非常高。

針對(duì)這些需求，TI開始在內(nèi)部研發(fā)相應(yīng)解決方案，以保證開發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。TI還與其工業(yè)領(lǐng)域伙伴緊密合作，例如，與西門子推出了首個(gè)10千瓦連接云電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換器。同時(shí)，我們也在氮化鎵上完成了超過4000萬小時(shí)的可靠性測(cè)試。

圖片來源：TI

得益于TI GaN集成的一些優(yōu)勢(shì)，TI可以將功率密度增加到非常大，能夠提供大于150 V ／ns和大于2．2 MHz的業(yè)界更快切換速度。高壓擺率和高切換速度能夠?qū)㈦娐分械拇旁p少的更小，通過集成可以將功率磁元件體積減少59％，以及減少十多個(gè)組件需求。

新材料的使用或新工藝的開發(fā)，往往是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品更新?lián)Q代的關(guān)鍵。

選用硅基GaN材料而不是碳化硅基GaN材料的原因，德州儀器高壓電源應(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在解答記者提問時(shí)表示，硅基GaN的成本要比碳化硅低很多，在開關(guān)頻率表現(xiàn)方面也有更快、更好的開關(guān)特征，再加上更低的損耗、更好的可靠性……硅基GaN材料在多方面都表現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)。

與此同時(shí)，TI的驅(qū)動(dòng)也基于硅，采用硅基GaN材料可以讓TI做到可以更好的集成，可以進(jìn)行非常大規(guī)模和可靠的生產(chǎn)。

基于TI GaN的優(yōu)異表現(xiàn)，在汽車與工作領(lǐng)域之外，相信不遠(yuǎn)的未來，它會(huì)在更廣闊的領(lǐng)域?yàn)槲覀兊默F(xiàn)代生活帶來便利。