近期，碳化硅(SiC)功率器件與IC解決方案領(lǐng)先供應(yīng)商瞻芯電子與Cambridge GaN Devices(CGD)合作，基于成熟的2.5kW CCM模式圖騰柱無橋PFC參考設(shè)計(jì)，僅簡(jiǎn)單改動(dòng)：把原功率器件換成集成驅(qū)動(dòng)和GaN器件的ICeGaN®產(chǎn)品，其測(cè)試表現(xiàn)穩(wěn)定，效率高達(dá)98.7%。該方案的成功，不僅再次驗(yàn)證了基于模擬控制芯片（IVCC110x)的圖騰柱PFC電路的簡(jiǎn)單、高效，而且表明ICeGaN®產(chǎn)品良好的易用性和卓越可靠性。

Cambridge GaN Devices(CGD)是一家無晶圓氮化鎵(GaN)功率器件生產(chǎn)商，致力于開發(fā)節(jié)能高效GaN功率管和IC。該公司專利產(chǎn)品ICeGaN®通過高度的集成化，極大地簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，加速產(chǎn)品落地。

圖1：方案實(shí)測(cè)效率曲線圖

CGD技術(shù)市場(chǎng)與業(yè)務(wù)拓展總監(jiān) Di Chen 表示：

“瞻芯電子現(xiàn)有的2.5kW圖騰柱PFC參考設(shè)計(jì)方案是基于TO-247封裝， 通過一塊半橋適配子板，替換為ICeGaN® P2系列的25mΩ GaN IC，在不修改驅(qū)動(dòng)、控制策略、電路拓?fù)涞那闆r下，即可正常運(yùn)行。測(cè)試結(jié)果證明了ICeGaN® 能大幅縮短工程師學(xué)習(xí)和新品開發(fā)周期，加速GaN在大功率電源設(shè)計(jì)的導(dǎo)入和產(chǎn)品落地。同時(shí)，也對(duì)瞻芯電子的CCM PFC控制器芯片IVCC1104的高性能和極致性價(jià)比，印象非常深刻。”

瞻芯電子首席技術(shù)官葉忠博士評(píng)價(jià)：“ICeGaN®器件在2.5kW圖騰柱PFC中首次上電就能工作，開關(guān)波形干凈，盡管其DFN封裝需通過TO247-4適配板焊接至主功率版，且柵極驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)電源走線較長(zhǎng)，但從空載到滿載均未發(fā)現(xiàn)異常或直通現(xiàn)象，展現(xiàn)出極強(qiáng)的抗噪性、易用性與高效能。這個(gè)項(xiàng)目的demo成功，再一次展現(xiàn)出瞻芯電子CCM TTP PFC控制芯片在適配寬禁帶半導(dǎo)體器件，包括SiC MOSFET和GaN FET，以實(shí)現(xiàn)下一代高性能電源方案的便捷性和高效性。”

基于IVCC1104和ICeGaN的2.5kW PFC方案

這款方案選用簡(jiǎn)單、高效的圖騰柱PFC拓?fù)洌捎媚MPFC控制芯片，搭配SiC或GaN功率器件作為高頻開關(guān)管，都能大幅簡(jiǎn)化器件選型，降低物料成本，加快電源產(chǎn)品的開發(fā)速度，因此已開發(fā)出多種衍生PFC電源方案，功率范圍覆蓋330W~3000W，并展示出優(yōu)秀的性能、效率表現(xiàn)。

圖２：２.５ｋＷ圖騰柱PFC方案樣機(jī)

圖3：圖騰柱無橋PFC工作原理

主控芯片：采用模擬圖騰柱PFC控制芯片IVCC1104，內(nèi)置高速、精確、可靠的模擬控制器，相比于數(shù)字控制芯片，封裝更緊湊(16pin)，無需編程調(diào)試，還能解決一系列控制難點(diǎn)，保障開關(guān)電源方案的高效率、高可靠性，助力產(chǎn)品快速開發(fā)與推廣。

圖4：２.５ｋＷ圖騰柱PFC主控制板

高頻開關(guān)管：選用ICeGaN® IC（CGD65C025SP2）將柵極接口電路、保護(hù)功能與主功率管單片（650V/25mΩ GaN HEMT）集成，可直接和瞻芯電子IVCR1401驅(qū)動(dòng)或市售通用Si/SiC驅(qū)動(dòng)芯片兼容，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的改動(dòng)就可以無縫替換傳統(tǒng)的Si器件，實(shí)現(xiàn)效能提升。 

圖4：ICeGaN® IC產(chǎn)品

測(cè)試環(huán)境介紹

在瞻芯電子的2.5kW圖騰柱PFC方案中，把原650V SiC MOSFET換裝ICeGaN® IC產(chǎn)品CGD65C025SP2，并沿用柵極驅(qū)動(dòng)IVCR1401芯片。

圖5：ICeGaN® IC產(chǎn)品在原方案應(yīng)用

空載啟動(dòng)波形：

點(diǎn)評(píng)：空載啟機(jī)的電流無異常大電流，波形比較平滑。

負(fù)載1250W，Vin_AC=115V空載上電測(cè)試波形：

負(fù)載2500W，Vin_AC=230V空載上電測(cè)試波形：

點(diǎn)評(píng)：與使用瞻芯SiC MOSFET一樣，AC電流過零點(diǎn)的波形都非常平滑，無尖峰和明顯的臺(tái)階，IVCC110x的專利過零點(diǎn)技術(shù)在此體現(xiàn)的很好。

圖6：PFC方案功率因數(shù)

圖7：PFC方案THD諧波數(shù)據(jù)

該方案驗(yàn)證成功，再次表明IVCC1104芯片不論搭配碳化硅(SiC)器件或氮化鎵(GaN)器件，都能極大的縮短工程師開發(fā)產(chǎn)品的周期，降低應(yīng)用門檻，帶來更大的項(xiàng)目收益。

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關(guān)于Cambridge GaN Devices

Cambridge GaN Devices（CGD）專注氮化鎵晶體管與集成電路的設(shè)計(jì)、開發(fā)及商業(yè)化，以顛覆性技術(shù)推動(dòng)能效提升與器件小型化。我們致力于通過易于部署的高效氮化鎵解決方案，將創(chuàng)新融入日常生活。CGD的ICeGaN®技術(shù)已通過量產(chǎn)驗(yàn)證，公司正依托成熟的制造與客戶合作網(wǎng)絡(luò)加速規(guī)模化擴(kuò)張。作為孵化自英國(guó)劍橋大學(xué)的一家無晶圓廠企業(yè)，創(chuàng)始人兼CEO Giorgia Longobardi博士與CTO Florin Udrea教授始終與該校享譽(yù)全球的高壓微電子與傳感器研究組（HVMS）保持緊密聯(lián)系和合作。憑借對(duì)創(chuàng)新的持續(xù)投入，CGD構(gòu)建了強(qiáng)大且不斷擴(kuò)展的專利組合，為ICeGaN技術(shù)提供全方位保護(hù)。團(tuán)隊(duì)深厚的電力電子技術(shù)積淀與商業(yè)洞察力，已成為其專有技術(shù)獲得市場(chǎng)廣泛認(rèn)可的核心驅(qū)動(dòng)力。

關(guān)于瞻芯電子

上海瞻芯電子科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱“瞻芯電子”）是一家聚焦于碳化硅(SiC)半導(dǎo)體領(lǐng)域的高科技芯片公司，2017年成立于上海臨港。公司致力于開發(fā)碳化硅功率器件和模塊、驅(qū)動(dòng)和控制芯片產(chǎn)品，并圍繞碳化硅(SiC)應(yīng)用，為客戶提供一站式解決方案。瞻芯電子是中國(guó)第一家自主開發(fā)并掌握6英寸碳化硅(SiC)MOSFET產(chǎn)品以及工藝平臺(tái)的公司，擁有一座車規(guī)級(jí)碳化硅(SiC)晶圓廠，標(biāo)志著瞻芯電子進(jìn)入中國(guó)領(lǐng)先碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體IDM公司行列。

瞻芯電子將持續(xù)創(chuàng)新，放眼世界，致力于打造中國(guó)領(lǐng)先、國(guó)際一流的碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體和芯片解決方案提供商。