瑞薩電子（Renesas Electronics）宣布推出業(yè)界首款 650V 級雙向氮化鎵（GaN）開關(guān)，旨在簡化太陽能微型逆變器、人工智能數(shù)據(jù)中心、電動汽車車載充電器等應(yīng)用的功率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。該公司強(qiáng)調(diào)，這款新型 TP65B110HRU 器件在單一芯片中集成了雙向電流阻斷功能，無需采用傳統(tǒng)的背靠背場效應(yīng)晶體管（FET）配置。

這一技術(shù)突破意義重大 —— 它解決了大功率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中長期存在的能效與復(fù)雜度難題，同時契合了行業(yè)向更高集成度、更簡化架構(gòu)發(fā)展的趨勢。

邁向單級功率轉(zhuǎn)換

據(jù)介紹，傳統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)依賴單向硅基或碳化硅（SiC）開關(guān)，必須采用多級架構(gòu)。以太陽能微型逆變器為例，通常需要獨(dú)立的直流 - 直流（DC-DC）和直流 - 交流（DC-AC）轉(zhuǎn)換階段，這會增加元器件數(shù)量并降低轉(zhuǎn)換效率。

瑞薩電子表示，其雙向氮化鎵方案實(shí)現(xiàn)了真正的單級轉(zhuǎn)換。工程師僅需兩顆高壓器件即可替代多顆傳統(tǒng)開關(guān)，省去中間直流母線電容，同時將開關(guān)數(shù)量減少一半。得益于氮化鎵器件的快速開關(guān)特性和低電荷特性，實(shí)際應(yīng)用中的轉(zhuǎn)換效率已突破 97.5%。

這一變革將對系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生廣泛影響，尤其適用于數(shù)據(jù)中心、電動汽車平臺等空間受限且熱管理嚴(yán)苛的場景。

簡化設(shè)計(jì)，提升可靠性

TP65B110HRU 采用耗盡型氮化鎵器件與兩顆低壓硅基 MOSFET 的組合方案，既實(shí)現(xiàn)雙向工作模式，又能與標(biāo)準(zhǔn)柵極驅(qū)動器兼容。與增強(qiáng)型氮化鎵解決方案不同，該器件無需負(fù)柵極偏置，簡化了柵極驅(qū)動電路設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)成本。

瑞薩電子重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了該器件的核心特性：連續(xù)工作電壓 ±650V、瞬態(tài)耐壓 ±800V、 dv/dt 抗擾度超過 100V / 納秒；集成反向?qū)w二極管，支持軟開關(guān)與硬開關(guān)拓?fù)洌òňS也納整流器）。

目前，該器件已正式上市，同步推出的還有評估套件，支持多種驅(qū)動配置與軟開關(guān)實(shí)施方案。

此次新品發(fā)布標(biāo)志著電力電子設(shè)計(jì)可能迎來拐點(diǎn)。雙向氮化鎵器件通過實(shí)現(xiàn)更簡潔的單級架構(gòu)、減少元器件數(shù)量，有望加速高效能系統(tǒng)在可再生能源、汽車及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的普及。