氮化镓芯片有什么不同（推动半桥架构普及）

随着百瓦充电器以及移动电源的普及，大功率设备也开始使用 USB Type-C 接口进行供电，组建了完整的生态，并且加快了 USB PD 的普及。但是对于高性能的计算设备来说，USB PD3.0 协议提供的 100W 功率不是很够用，最新推出的 USB PD3.1 协议扩展了 USB PD3.0 的输出范围，支持 28V、36V、48V 输出，最高功率达到 240W，可以满足大功率的设备供电。

在 PD 3.1 大功率电源设计里，半桥拓扑的应用愈发普遍。在半桥拓扑中使用分立氮化镓器件方案，不仅器件占板面积较大，而且会受到寄生电感等因素干扰，影响电源系统效率。于是越来越多的厂商着手推出半桥氮化镓合封芯片，将两颗半桥氮化镓器件和驱动器封装在一个芯片内部，简化半桥拓扑电源设计。下面充电头网为大家盘点一下各大功率器件厂商推出的半桥氮化镓合封芯片产品。

英飞凌推出的半桥氮化镓集成功率级芯片 IGI60F1414A1L，适合低功率至中功率范围、小型轻量化的设计应用。 外观为8x8 QFN-28封装型式，针对散热效能进行强化，可为系统提供极高的功率密度。 此产品包含两个 140 mΩ / 600 V CoolGaN 增强型 （e-mode） HEMT 开关以及英飞凌 EiceDRIVER系列中的电气隔离专用高低侧栅极驱动器。

隔离栅极驱动器拥有两个数字 PWM 输入，让 IGI60F1414A1L 更易于控制。为了达到缩短开发时间、减少系统物料清单项目和降低总成本等目标，利用集成隔离功能、明确分隔数字和电源接地以及简化PCB配置等，皆是不可或缺的要素。

栅极驱动器采用英飞凌的单芯片无磁芯变压器（CT）技术，将输入与输出有效隔离。 即便在电压上升或下降速率超过 150 V/ns 的超快速切换瞬时下，仍可确保高速特性和杰出的稳定性。

英飞凌 IGI60F1414A1 L的切换特性可以简易地根据不同的应用借由一些栅极路径的被动元件诸如阻容器件实现。例如，此特性可使电流或电压速率优化，以降低电磁干扰（EMI）效应、稳态栅极电流调整和负栅极电压驱动，在硬切换开关应用中稳定运行。

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ST意法半导体目前已推出至少5款MasterGaN半桥器件，MasterGaN器件内部集成了两颗 650V耐压的GaN开关管及驱动器，组成半桥器件，是一款先进的系统级功率封装，可输入逻辑电压信号轻松控制器件，支持零下40到125摄氏度工作温度范围。

ST意法半导体 MasterGaN1 内部集成半桥驱动器和两颗耐压650V，导阻150mΩ的高压GaN开关管，集成在9*9*1mm的QFN封装内，工作电流10A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护。驱动器内置自举二极管，内置互锁功能，且具有准确的内部定时匹配。

ST意法半导体 MasterGaN1 通过内部集成半桥驱动器和GaN开关管来减少元件数量，同时其走线方便布局设置，可实现灵活简洁快速的设计。

ST意法半导体 MasterGaN2 内部集成了半桥驱动器和两颗耐压650V的高压GaN开关管组成非对称半桥，上管为225mΩ，下管为150mΩ，集成在9*9*1mm的QFN封装内，工作电流最高10A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护，可用于ACF拓扑。

ST意法半导体 MasterGaN2 集成的驱动器内置自举二极管，内置互锁功能，且具有准确的内部定时匹配。

ST意法半导体 MasterGaN3 内部集成了半桥驱动器和两颗耐压650V的高压GaN开关管组成非对称半桥，上管为450mΩ，下管为225mΩ，集成在 9*9*1mm 的QFN封装内，工作电流最高6.5A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护。

ST意法半导体 MasterGaN4 内部集成半桥驱动器和两颗耐压650V，导阻225mΩ的高压GaN开关管，集成在9*9*1mm的QFN封装内，工作电流6.5A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护。驱动器内置自举二极管，内置互锁功能，且具有准确的内部定时匹配。

ST意法半导体 MasterGaN4 通过内部集成半桥驱动器和GaN开关管来减少元件数量，同时其走线方便布局设置，可实现灵活简洁快速的设计。

ST意法半导体 MasterGaN5 内部集成半桥驱动器和两颗耐压650V，导阻450mΩ的高压GaN开关管，集成在9*9*1mm的QFN封装内，工作电流4A，低侧和高侧均具有欠压关闭保护。驱动器内置自举二极管，内置互锁功能，且具有准确的内部定时匹配。

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泰高技术推出国产氮化镓半桥芯片，其 TTHB100NM 是一款集成2颗增强型氮化镓650V 100mΩ 氮化镓开关管及对应的驱动器的半桥功率芯片，用于高侧、低侧和电平转换。它内置了UVLO（欠压锁定）、过温和带故障输出信号的过电流保护，芯片内集成了用于高侧的启动电源。

泰高技术 TTHB100NM 具有12V~20V的宽电源工作范围，可应用在DC–DC转换、逆变器、手机/笔记本充电器、LED/电机驱动、图腾柱无桥PFC 应用、高频LLC转换器、服务器/AC-DC电源、有源钳位反激等场景中。

泰高技术 TTHB100NM 芯片采用低电感 8mm×10mm QFN 封装，低电感封装的集成驱动器允许在高压和高频中安全运行。开关频率高达2MHz，传输延迟低至 50ns，支持 50V/ns dV/dT 抗扰度, 外围元器件精简，具有非常紧凑和简便的布局，可实现灵活快捷的设计。

泰高技术 TTHB100NM 芯片 8mm×10mm QFN 封装看起来比较大，但是比起两颗8mm*8mm的GaN开关管加上独立的驱动器，占板面积大大缩小。同时合封器件也大大减小了寄生效应对效率的影响，提高电源产品的效率和可靠性。

力智半导体推出了一款氮化镓半桥芯片uP9801Q，器件内置两个耐压100V，5.6mΩ的氮化镓开关管，内置氮化镓驱动器，具有两个独立的PWM信号输入端子，可独立控制，无需外置元件。相当于电脑主板上使用的DrMOS，uP9801Q具有极高的集成度，高效的转换效率以及优秀的散热能力。

uPI uP9801Q内部采用低电感连接方式，减小了传统打线工艺带来的寄生电感和电阻，高频性能更好的同时，实现了0.625mm的超薄厚度。高度集成化的芯片设计优化了寄生参数对性能的影响。芯片内部集成自举二极管，自举电容和VCC滤波电容。降低PCB面积占用，并降低器件数量。

uPI uP9801Q 采用5V TTL逻辑电平信号输入，驱动器供电电压为5V，功率级输入电压4.75-65V，具有20ns传播延迟。芯片采用先进的平板级PLP5*6-12L封装，内置驱动器供电欠压保护。半桥结构支持工业应用，电信基站等降压供电应用。

uPI uP9801Q 支持65V输入电压，可用于48V非隔离同步降压应用，支持15A输出电流，同时可用于USB PD3.1应用，支持宽范围电压输出。uP9801Q不仅可用于同步降压应用，使用两颗可组成全桥，搭配同步升降压控制器实现小体积高效率的宽电压转换。

氮化镓技术的出现，通过降低开关损耗和导通阻抗，提高效率，降低发热，大大减小了快充充电器的体积。而合封芯片的出现更是进一步提高集成度，将传统初级电路中两三颗芯片才能实现的功能，由一颗芯片完成，从而大大简化设计，越来越多的厂商也开始发力这一领域。

半桥电路作为升压或降压应用的重要基础，广泛应用在智能手机和笔记本充电器、电视、太阳能电池板、数据中心和电动汽车等场景中，而随着PD 3.1标准的落地，半桥拓扑在开关电源中的应用也将普及。

工程师在设计PD3.1电源产品时，相较于分立器件，使用半桥合封氮化镓器件不仅可以有效减小占板面积，同时合封器件也大大减小了寄生效应对效率的影响，提高电源产品的效率和可靠性。