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隨著百瓦充電器以及移動(dòng)電源的普及，大功率設(shè)備也開始使用 USB Type-C 接口進(jìn)行供電，組建了完整的生態(tài)，并且加快了 USB PD 的普及。但是對于高性能的計(jì)算設(shè)備來說，USB PD3.0 協(xié)議提供的 100W 功率不是很夠用，最新推出的 USB PD3.1 協(xié)議擴(kuò)展了 USB PD3.0 的輸出范圍，支持 28V、36V、48V 輸出，最高功率達(dá)到 240W，可以滿足大功率的設(shè)備供電。
在 PD 3.1 大功率電源設(shè)計(jì)里，半橋拓?fù)涞膽?yīng)用愈發(fā)普遍。在半橋拓?fù)渲惺褂梅至⒌壠骷桨?，不僅器件占板面積較大，而且會(huì)受到寄生電感等因素干擾，影響電源系統(tǒng)效率。于是越來越多的廠商著手推出半橋氮化鎵合封芯片，將兩顆半橋氮化鎵器件和驅(qū)動(dòng)器封裝在一個(gè)芯片內(nèi)部，簡化半橋拓?fù)潆娫丛O(shè)計(jì)。下面充電頭網(wǎng)為大家盤點(diǎn)一下各大功率器件廠商推出的半橋氮化鎵合封芯片產(chǎn)品。
充電頭網(wǎng)總結(jié)了八大廠商共12款半橋氮化鎵芯片，并匯總?cè)缦卤硭尽?/span>
目前已有氮矽、量芯微、英飛凌、英諾賽科、納微、納芯微、意法半導(dǎo)體、泰高技術(shù)八大廠商推出過半橋氮化鎵芯片。
排名不分先后，按英文首字母排序。
DX2104J
氮矽科技的增強(qiáng)型 GaN HEMT 雙通道柵極驅(qū)動(dòng)DX2104J，作為一顆國內(nèi)領(lǐng)先的80V耐壓的氮化鎵半橋驅(qū)動(dòng)，內(nèi)置自舉電源，具有獨(dú)立的高低側(cè)TTL邏輯控制信號輸入，將輸出電壓鉗位在5.2V，確保準(zhǔn)確高速的驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)級具有1.5A拉電流能力和5A灌電流能力，可防止意外導(dǎo)通。
DX2104J采用DFN4x4封裝，可用于半橋或全橋轉(zhuǎn)換器、同步降壓轉(zhuǎn)換器、無線充電器、D類功放等多種應(yīng)用領(lǐng)域。
全波相電流半橋氮化鎵IPM
量芯微準(zhǔn)備推出一款具有0.1%精度、無熱、正負(fù)電流檢測、1200V的半橋氮化鎵IPM。
該半橋氮化鎵IPM集成60V~1200V半橋GaN，內(nèi)集成0.1%精度、50nS相應(yīng)、無熱電流采樣，發(fā)熱量只有錳銅的萬分之一，具有智能過流保護(hù)可保證電爐安全可靠，同時(shí)集成隔離半橋驅(qū)動(dòng)、自舉電路、隔離ADC、集成NTC。
此為半橋氮化鎵IPM電路圖。
該半橋氮化鎵IPM采用PowerSSO-24/DIP25-DBC兩種形式封裝。
IGI60F1414A1L
英飛凌推出的半橋氮化鎵集成功率級芯片 IGI60F1414A1L，適合低功率至中功率范圍、小型輕量化的設(shè)計(jì)應(yīng)用。外觀為8x8 QFN-28封裝型式，針對散熱效能進(jìn)行強(qiáng)化，可為系統(tǒng)提供極高的功率密度。此產(chǎn)品包含兩個(gè) 140 mΩ / 600 V CoolGaN 增強(qiáng)型 （e-mode） HEMT 開關(guān)以及英飛凌 EiceDRIVER系列中的電氣隔離專用高低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器。
隔離柵極驅(qū)動(dòng)器擁有兩個(gè)數(shù)字 PWM 輸入，讓 IGI60F1414A1L 更易于控制。為了達(dá)到縮短開發(fā)時(shí)間、減少系統(tǒng)物料清單項(xiàng)目和降低總成本等目標(biāo)，利用集成隔離功能、明確分隔數(shù)字和電源接地以及簡化PCB配置等，皆是不可或缺的要素。
柵極驅(qū)動(dòng)器采用英飛凌的單芯片無磁芯變壓器（CT）技術(shù)，將輸入與輸出有效隔離。即便在電壓上升或下降速率超過 150 V/ns 的超快速切換瞬時(shí)下，仍可確保高速特性和杰出的穩(wěn)定性。
英飛凌 IGI60F1414A1 L的切換特性可以簡易地根據(jù)不同的應(yīng)用借由一些柵極路徑的被動(dòng)元件諸如阻容器件實(shí)現(xiàn)。例如，此特性可使電流或電壓速率優(yōu)化，以降低電磁干擾（EMI）效應(yīng)、穩(wěn)態(tài)柵極電流調(diào)整和負(fù)柵極電壓驅(qū)動(dòng)，在硬切換開關(guān)應(yīng)用中穩(wěn)定運(yùn)行。
ISG3201
英諾賽科 ISG3201 是一顆 100V 耐壓的半橋氮化鎵功率芯片，芯片內(nèi)部封裝兩顆耐壓 100V，導(dǎo)阻 3.2mΩ 的增強(qiáng)型氮化鎵開關(guān)管以及 100V 半橋驅(qū)動(dòng)器。內(nèi)部集成的驅(qū)動(dòng)器省去了外部鉗位電路，能夠顯著降低關(guān)聯(lián)的寄生參數(shù)。半橋氮化鎵器件具備60A連續(xù)電流能力，無反向恢復(fù)電荷，并具有極低的導(dǎo)通電阻。
ISG3201 外圍元件非常精簡，芯片內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電阻、自舉電容和供電濾波電容。英諾賽科在這款芯片上采用固化驅(qū)動(dòng)形式，減少柵極和功率回路寄生電感，并簡化功率路徑設(shè)計(jì)。該芯片還具有獨(dú)立的高側(cè)和低側(cè) PWM 信號輸入，并支持 TTL 電平驅(qū)動(dòng)，可由專用控制器或通用 MCU 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
通過顯微拍攝可清晰看到 ISG3201 的焊盤依次為 SW，PGND 和 VIN，獨(dú)特的焊盤設(shè)計(jì)縮小了功率路徑的環(huán)路面積，同時(shí)增大了散熱面積，有效降低器件運(yùn)行時(shí)的溫升。相比傳統(tǒng)分立的驅(qū)動(dòng)器+氮化鎵解決方案，電路設(shè)計(jì)更加簡化，PCB尺寸更小巧，可設(shè)計(jì)單面布板，寄生參數(shù)更小，系統(tǒng)性能更優(yōu)。
在應(yīng)用方面，英諾賽科 ISG3201 半橋氮化鎵功率芯片適用于高頻高功率密度降壓轉(zhuǎn)換器，半橋和全橋轉(zhuǎn)換器，D類功放，LLC 轉(zhuǎn)換器和功率模組應(yīng)用，可用于 AI，服務(wù)器，通信，數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用場景。48V 工作電壓也滿足 USB PD 3.1 快充以及戶外電源相關(guān)應(yīng)用，通過集成的半橋器件，簡化功率組件的開發(fā)設(shè)計(jì)。
NV624X
NV624X是一款采用了Navitas 納微半導(dǎo)體最新GaNSense 技術(shù)的新一代半橋氮化鎵功率芯片系列產(chǎn)品，相比于現(xiàn)有的分立式方案，納微半橋功率芯片可實(shí)現(xiàn) MHz 級的開關(guān)頻率，將有效降低系統(tǒng)損耗和復(fù)雜度。
納微 NV624X 系列目前已有 NV6245C、NV6247 兩款產(chǎn)品，額定電壓均為 650V，均采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、薄型、低電感的 6x8mm PQFN 封裝。納微 NV6245C 內(nèi)置2顆 275mΩ GaN FETs 和對應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，可用于 65W ACF 拓?fù)淇斐潆娫础?00W AHB 拓?fù)淇斐潆娫吹犬a(chǎn)品中。
納微 NV6247 內(nèi)置2顆 160mΩ GaN FETs 和對應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)橋式電源拓?fù)湓?MHz 頻率下運(yùn)行。不僅如此，芯片同時(shí)還完美適配圖騰柱 PFC 以及三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用場景。
納微 NV624X 半橋氮化鎵功率芯片為電子元件創(chuàng)建了一個(gè)易于使用的系統(tǒng)構(gòu)建塊。相較分立式方案，革命性的單片集成方案能有效減少 60% 的元件數(shù)量及布局結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減少系統(tǒng)成本、尺寸、重量與復(fù)雜性。
納微 NV624X 半橋氮化鎵功率芯片集成的 GaNSense 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了前所未有的自動(dòng)保護(hù)，提升了系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，并結(jié)合了無損電流感測，達(dá)到更高層級的效率和節(jié)能水平。
NSD2621
NSD2621是一顆高壓半橋柵極驅(qū)動(dòng)芯片，專門用于驅(qū)動(dòng)E?mode（增強(qiáng)型）GaN 開關(guān)管。
NSD2621將隔離技術(shù)應(yīng)用于高壓半橋驅(qū)動(dòng)，使得共模瞬變抗擾度更高，可以耐受700V的負(fù)壓，有效提升了系統(tǒng)的可靠性。解決了GaN應(yīng)用橋臂中點(diǎn)SW引腳的共模瞬變和負(fù)壓尖峰問題。上下管的驅(qū)動(dòng)輸出都集成了內(nèi)部穩(wěn)壓器LDO，可以有效抑制VDD或BST引入的高頻干擾，有利于保持柵極驅(qū)動(dòng)信號幅值穩(wěn)定，保護(hù)GaN開關(guān)管柵級免受過壓應(yīng)力的影響。
NSD2621產(chǎn)品特性和功能一覽圖。
由于GaN器件可以實(shí)現(xiàn)反向?qū)?，替代了普通MOSFET體二極管的續(xù)流作用，但是一旦負(fù)載電流過大會(huì)出現(xiàn)高反向?qū)▔航?，造成較大的傳輸損耗，降低了系統(tǒng)效率，所以NSD2621內(nèi)置20ns~100ns可調(diào)的硬件死區(qū)時(shí)間，可以有效避免發(fā)生橋臂直通的情況，橋臂直通是指兩個(gè)串聯(lián)的電力電子開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通，如果兩端有電壓，將導(dǎo)致直流電源短路，損壞橋臂功率器件。
ST意法半導(dǎo)體目前已推出至少5款MasterGaN半橋器件，MasterGaN器件內(nèi)部集成了兩顆 650V耐壓的GaN開關(guān)管及驅(qū)動(dòng)器，組成半橋器件，是一款先進(jìn)的系統(tǒng)級功率封裝，可輸入邏輯電壓信號輕松控制器件，支持零下40到125攝氏度工作溫度范圍。
MasterGaN1
ST意法半導(dǎo)體 MasterGaN1 內(nèi)部集成半橋驅(qū)動(dòng)器和兩顆耐壓650V，導(dǎo)阻150mΩ的高壓GaN開關(guān)管，集成在9*9*1mm的QFN封裝內(nèi)，工作電流10A，低側(cè)和高側(cè)均具有欠壓關(guān)閉保護(hù)。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置自舉二極管，內(nèi)置互鎖功能，且具有準(zhǔn)確的內(nèi)部定時(shí)匹配。
圖為ST MasterGaN1的評估板，連接為半橋輸出，左側(cè)為驅(qū)動(dòng)信號輸入，右側(cè)為半橋輸出，左側(cè)下方是一顆穩(wěn)壓器，為MasterGaN1提供穩(wěn)壓供電。
通過評估板圖片可以看出，MasterGaN1器件將控制信號和功率走線分開，便于走線布局設(shè)計(jì)。
ST意法半導(dǎo)體 MasterGaN1 通過內(nèi)部集成半橋驅(qū)動(dòng)器和GaN開關(guān)管來減少元件數(shù)量，同時(shí)其走線方便布局設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)靈活簡潔快速的設(shè)計(jì)。
MasterGaN2
ST意法半導(dǎo)體 MasterGaN2 內(nèi)部集成了半橋驅(qū)動(dòng)器和兩顆耐壓650V的高壓GaN開關(guān)管組成非對稱半橋，上管為225mΩ，下管為150mΩ，集成在9*9*1mm的QFN封裝內(nèi)，工作電流最高10A，低側(cè)和高側(cè)均具有欠壓關(guān)閉保護(hù)，可用于ACF拓?fù)洹?/span>
MASTERGAN2為非對稱設(shè)計(jì)的半橋結(jié)構(gòu)，上管為225mΩ，下管為150mΩ，其余功能與MASTERGAN1一致，可用于ACF拓?fù)洹?/span>
ST意法半導(dǎo)體 MasterGaN2 集成的驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置自舉二極管，內(nèi)置互鎖功能，且具有準(zhǔn)確的內(nèi)部定時(shí)匹配。
MasterGaN3
MASTERGAN3是一款先進(jìn)的功率系統(tǒng)封裝集成，采用門極驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)增強(qiáng)模式GaN晶體管的非對稱半橋配置。集成的功率GaN具有650 V的擊穿電壓，同時(shí)嵌入式門極驅(qū)動(dòng)器的高側(cè)可以通過集成的自舉二極管輕松供電。
ST意法半導(dǎo)體 MasterGaN3 內(nèi)部集成了半橋驅(qū)動(dòng)器和兩顆耐壓650V的高壓GaN開關(guān)管組成非對稱半橋，上管為450mΩ，下管為225mΩ，集成在 9*9*1mm 的QFN封裝內(nèi)，工作電流最高6.5A，低側(cè)和高側(cè)均具有欠壓關(guān)閉保護(hù)。
MASTERGAN3在上下驅(qū)動(dòng)部分都具有UVLO保護(hù)，防止電源開關(guān)在低效率或危險(xiǎn)條件下工作，互鎖功能可以避免交叉?zhèn)鲗?dǎo)條件。MASTERGAN3的工作溫度范圍為-40°C至125°C，適用于工業(yè)環(huán)境，采用9x9 mm QFN封裝。
MasterGaN4
ST意法半導(dǎo)體 MasterGaN4 內(nèi)部集成半橋驅(qū)動(dòng)器和兩顆耐壓650V，導(dǎo)阻225mΩ的高壓GaN開關(guān)管，集成在9*9*1mm的QFN封裝內(nèi)，工作電流6.5A，低側(cè)和高側(cè)均具有欠壓關(guān)閉保護(hù)。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置自舉二極管，內(nèi)置互鎖功能，且具有準(zhǔn)確的內(nèi)部定時(shí)匹配。
MasterGaN4為對稱半橋結(jié)構(gòu)，內(nèi)置兩顆225mΩ導(dǎo)阻的高壓GaN開關(guān)管。
ST意法半導(dǎo)體 MasterGaN4 通過內(nèi)部集成半橋驅(qū)動(dòng)器和GaN開關(guān)管來減少元件數(shù)量，同時(shí)其走線方便布局設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)靈活簡潔快速的設(shè)計(jì)。
MasterGaN5
MASTERGAN5是一款先進(jìn)的功率系統(tǒng)封裝集成，采用門極驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)增強(qiáng)模式GaN功率晶體管的半橋配置。集成的功率GaNs具有650V的擊穿電壓，同時(shí)嵌入式門極驅(qū)動(dòng)器的高側(cè)可以通過集成的二極管輕松供電。
ST意法半導(dǎo)體 MasterGaN5 內(nèi)部集成半橋驅(qū)動(dòng)器和兩顆耐壓650V，導(dǎo)阻450mΩ的高壓GaN開關(guān)管，集成在9*9*1mm的QFN封裝內(nèi)，工作電流4A，低側(cè)和高側(cè)均具有欠壓關(guān)閉保護(hù)。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置自舉二極管，內(nèi)置互鎖功能，且具有準(zhǔn)確的內(nèi)部定時(shí)匹配。
TTHB100NM
泰高技術(shù)推出國產(chǎn)氮化鎵半橋芯片，其 TTHB100NM 是一款集成2顆增強(qiáng)型氮化鎵650V 100mΩ 氮化鎵開關(guān)管及對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器的半橋功率芯片，用于高側(cè)、低側(cè)和電平轉(zhuǎn)換。它內(nèi)置了UVLO（欠壓鎖定）、過溫和帶故障輸出信號的過電流保護(hù)，芯片內(nèi)集成了用于高側(cè)的啟動(dòng)電源。
泰高技術(shù) TTHB100NM 具有12V~20V的寬電源工作范圍，可應(yīng)用在DC–DC轉(zhuǎn)換、逆變器、手機(jī)/筆記本充電器、LED/電機(jī)驅(qū)動(dòng)、圖騰柱無橋PFC 應(yīng)用、高頻LLC轉(zhuǎn)換器、服務(wù)器/AC-DC電源、有源鉗位反激等場景中。
泰高技術(shù) TTHB100NM 芯片采用低電感 8mm×10mm QFN 封裝，低電感封裝的集成驅(qū)動(dòng)器允許在高壓和高頻中安全運(yùn)行。開關(guān)頻率高達(dá)2MHz，傳輸延遲低至 50ns，支持 50V/ns dV/dT 抗擾度, 外圍元器件精簡，具有非常緊湊和簡便的布局，可實(shí)現(xiàn)靈活快捷的設(shè)計(jì)。
泰高技術(shù) TTHB100NM 芯片 8mm×10mm QFN 封裝看起來比較大，但是比起兩顆8mm*8mm的GaN開關(guān)管加上獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器，占板面積大大縮小。同時(shí)合封器件也大大減小了寄生效應(yīng)對效率的影響，提高電源產(chǎn)品的效率和可靠性。
氮化鎵技術(shù)的出現(xiàn)，通過降低開關(guān)損耗和導(dǎo)通阻抗，提高效率，降低發(fā)熱，大大減小了快充充電器的體積。而合封芯片的出現(xiàn)更是進(jìn)一步提高集成度，將傳統(tǒng)初級電路中兩三顆芯片才能實(shí)現(xiàn)的功能，由一顆芯片完成，從而大大簡化設(shè)計(jì)，越來越多的廠商也開始發(fā)力這一領(lǐng)域。
半橋電路作為升壓或降壓應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用在智能手機(jī)和筆記本充電器、電視、太陽能電池板、數(shù)據(jù)中心和電動(dòng)汽車等場景中，而隨著PD 3.1標(biāo)準(zhǔn)的落地，半橋拓?fù)湓陂_關(guān)電源中的應(yīng)用也將普及。
工程師在設(shè)計(jì)PD3.1電源產(chǎn)品時(shí)，相較于分立器件，使用半橋合封氮化鎵器件不僅可以有效減小占板面積，同時(shí)合封器件也大大減小了寄生效應(yīng)對效率的影響，提高電源產(chǎn)品的效率和可靠性。
