氮化镓技术:如何引领电动汽车电源设计迈向新纪元?
更新于:2025-03-25 15:00:28

电动汽车领域正经历一场技术革命,设计师们正致力于通过技术创新,让电动汽车变得更加轻量化、智能化,并减少对环境的影响。在这场变革中,氮化镓(GaN)汽车级功率器件的引入,无疑成为了推动电动汽车发展的关键力量。

GaN器件以其出色的性能,在功率转换、高频开关以及热管理方面展现出了突破性进展。这些器件不仅具备出色的抗振动和耐高温能力,还能在严苛的汽车环境中稳定运行,为动力系统的紧凑设计提供了可能,从而减轻了车身重量。

在热管理方面,GaN器件的卓越性能极大地降低了对传统庞大散热器和冷却系统的依赖。这不仅进一步减轻了车辆的整体重量,还提升了电动汽车的能效和可持续性。通过减少功率损耗和提升系统效率,GaN器件在电动汽车的全生命周期中带来了显著的成本效益,同时减少了碳排放,推动了电动汽车的环保发展。

逆变器作为电动汽车中的关键部件,其性能直接影响着电动汽车的续航和动力表现。而GaN器件的应用,使得逆变器设计得以更加小型化、轻量化,并且效率更高。一款基于GaN的三相400伏电池牵引逆变器,凭借其显著提升的能效和功率密度,以及降低的能量损耗、体积和重量,完美满足了消费者对低成本、高续航电动汽车的期待。

这款逆变器采用了三电平拓扑结构,有效降低了总体开关损耗。为了优化散热性能,设计团队采用了绝缘顶部冷却表面贴装封装技术,使得输出相电流可承受高达100安均方根值。该设计不仅支持三电平开环逆变和多脉冲配置,还在集成D3GaN功率开关后实现了99.3%的最大效率(在40千赫的开关频率下)。D3GaN技术将高密度横向GaN功率晶体管整合为常闭器件,具备超低导通电阻和高效开关性能,同时集成的安全功能确保了系统的启停安全。

该逆变器的整体尺寸仅为26.9×21.4×3.5厘米,功率密度高达50千瓦/升(含液冷),总重量约为2.5千克。通过热成像相机,可以清晰地测量到PCB板上的开关温度,进一步确保了系统的稳定运行。

除了逆变器之外,GaN器件在其他系统模块中也发挥着重要作用。凭借其更高的能量转换效率和更低的损耗,GaN器件实现了快速充电功能,极大地提升了用户体验。无论是住宅还是商用充电桩,GaN器件都能提供高压支持与扩展功能。同时,DC/DC转换器也受益于GaN器件的性能提升,更加高效地管理着高压电池组与低压系统之间的电力分配。

在这场电动汽车技术革命中,浮思特科技作为拥有核心技术的电子元器件供应商和解决方案商,深耕功率器件领域,为客户提供包括IGBT、IPM模块等功率器件以及单片机(MCU)、触摸芯片在内的多种产品。这些创新技术的应用,将进一步推动电动汽车领域的发展,为消费者带来更加高效、环保、智能的出行体验。