纬湃科技与英飞凌合作 利用GaN来提高转换器的功率效率

盖世汽车讯 对于电动或混合动力汽车来说，DCDC转换器必不可少，用于将高压电池连接到低压辅助电路，包括12 V电源大灯、车内灯、雨刮器和车窗电机、风扇，以及48 V电源的泵、转向驱动器、照明系统、电加热器和空调压缩机。此外，DCDC转换器对于开发具有越来越多低压功能的更实惠、更节能的汽车也很重要。根据某分析机构数据，2023年全球汽车DC-DC转换器市场规模为40亿美元，预计到2030年将增长到110亿美元，预测期内的复合年增长率为15%。氮化镓（GaN）在这里起着至关重要的作用，因为它可用于提高DCDC转换器和车载充电器（OBC）的功率密度。

图片来源：纬湃科技

据外媒报道，现代驱动技术和电气化解决方案供应商纬湃科技（Vitesco Technologies）与英飞凌科技股份公司（Infineon Technologies AG）合作，采用英飞凌GaN来提高纬湃科技Gen5+ GaN Air DCDC转换器的功率效率。英飞凌的CoolGaN™晶体管650 V可显著提高整体系统性能，同时最大限度地降低系统成本并提高了易用性。因此，纬湃科技创造出新一代DCDC转换器，为电网、电源和OBC的功率密度（效率超过96%）和可持续性树立了新标准。

基于GaN的晶体管在高频开关应用中的优势非常显著，但更重要的是高开关速度，已从100 kHz提高到250 kHz以上。这使得开关损耗非常低，即使在硬开关半桥中也是如此，同时将热损耗和整体系统损耗降至最低。此外，英飞凌的CoolGaN晶体管具有高开启和关闭速度，并采用顶部冷却的TOLT封装。它们采用空气冷却，无需液体冷却，从而降低了整体系统成本。该650 V器件还提高了功率效率和密度，可实现800 V的输出。此外，它们的导通电阻（R DS（on））为50 mΩ，瞬态漏源电压为850 V，I DS max为30 A，且I Dsmax pulse为60 A。

借助GaN晶体管，纬湃科技能够设计具有被动冷却功能的Gen5+ GaN Air DCDC转换器，从而降低系统的总成本。GaN器件还可以简化转换器设计和机械集成。因此，DCDC转换器可以灵活地放置在车辆中，从而减轻制造商的工作量。使用GaN还可以将转换器的功率扩展到3.6 kW，功率密度提高到4.2 kW/l以上。

与Gen5液冷（Liquid-Cooled）转换器相比，Gen5+ GaN Air DCDC转换器的效率超过96%，热性能也得到改善，且可以提供14.5 V连续248 A的两相输出。各相可以组合以实现最大输出功率，也可以在部分负载条件下关闭一相，并在两相之间交错开关频率。此外，通过串联切换两相的输入，基于CoolGaN功率晶体管650 V的转换器可用于实现800 V架构，而不会超过器件的最大阻断电压。转换器还具有隔离半桥拓扑结构，由基于GaN的半桥、完全隔离的变压器和每相的有源整流器单元组成。