前言
单管氮化镓电源IC（GaN Power IC）是一种新兴的集成电路技术，针对高性能电源转换应用而设计。传统的硅功率器件在电源转换领域长期占据主导地位，但随着电子设备的不断演进和高频高效率要求的提高，氮化镓功率半导体器件引入了新的可能性。这得益于GaN功率半导体器件的一系列优势，包括更高的电子迁移率、更低的导通和开关损耗，以及更快的开关速度，这让它们成为高性能电源转换的理想选择。
虽然采用氮化镓有多种优势，但其耐压水平相对硅功率器件来说低了很多，通常在数百伏特范围内。这限制了它们在高压电源转换应用中的应用，如工业电源、电动汽车充电器和太阳能逆变器等。
回顾PI过去的技术发展，PI正在积极推进氮化镓产品的研发。从2018年开始推出不同耐压的硅开关，随后推出了750V和更高耐压的氮化镓开关。并在最近不到两年的时间里，PI已成功实现三项全球首创的额定耐压水平：900V、1250V和最新的1700V。
最新发布的InnoMux-2 IC整合了1700V氮化镓技术，这也是1700V氮化镓技术在业界的首次推出，该芯片支持更高母线电压的使用，填补了市场中高压电源的空白。此技术路线与之前的技术架构相似，但耐压性能有显著提升，特别是在高压应用场合，如工业和汽车领域，能够有效替代传统碳化硅器件，提供更具成本效益的解决方案。
1700V InnoMux-2 IC
超高耐压和高效率
1700V InnoMux-2 IC采用了PI专有的PowiGaN技术，也是业界首款1700V氮化镓开关IC，1700V的额定耐压进一步提升了氮化镓功率器件的先进水平，为氮化镓器件设定了新的耐压基准。
传统的多路输出电源设计通常依赖多个DC-DC转换来达到不同的高精度电压要求，导致系统复杂性增加、效率降低。而InnoMux-2采用独特的次级功率架构及控制方式提升了各路输出的调整精度，再加上ZVS开关的氮化镓开关，使得电源在高压输入环境下能够提供超过90%的效率，避免了额外的DC-DC变换，从而在提升整体效率的同时，简化了设计。通过消除第二级转换环节，该开关IC有效降低了能量损失，尤其适用于对功率和精度有严格要求的多路输出电源系统。
低待机功耗
1700V InnoMux-2 IC的待机功耗可低于50毫瓦，通过单极稳压精度的提升，避免了DC-DC转换和假负载，从而有效降低待机功耗。输入电压可以支持70V到1000V的直流母线电压范围，每个输出都有反馈监控，保证电压精度。当某一路电压降低时，系统会发出信号请求初级开关进行调整，从而恢复对该路输出电压的调整。
多路输出应用中的优势
InnoMux-2单级架构可以极大改善多路输出变换器的设计，该方案可根据不同应用环境的负载需要提供多种恒压或恒流输出组合，且每个输出均可独立调整，不必考虑传统的多路输出反激式变换器当中存在的交叉调整率问题。
同时该系列IC采用单级变换，无需二级变换，从而在减少50%的元件数量的同时避免了效率下降的问题。在一些应用中，系统整体效率最高可提高10％。此外，该IC还具备零电压开关功能，有效降低功率开关管的开关损耗。由于该IC每个输出均独立稳压调整，消除了通常情况下轻载稳压所需要的假负载的需求，从而实现了超过20%的待机功耗改善。在整个输入电压和负载范围内，可以实现1%的输出精度，每一个输出均可独立反馈进行控制开关操作。
ZVS技术降低开关损耗
在高压应用中，开关损耗通常会随输入电压的升高而增加。为了有效应对这一挑战，InnoMux-2开关IC采用了零电压开关（ZVS）技术，ZVS技术通过使开关的电压降到零再进行开通，减少了电压和电流的交叠，从而降低了开通损耗，这不但降低了功率器件的温升表现，也提高了使用相同IC封装下在高压应用当中的功率输出能力。目前新品的InnoMux-2器件可以在1000VDC母线电压的情况下，不使用散热片即可达到70W的功率输出。
磁感耦合技术与精确控制
为了进一步提升系统的动态响应速度和精度，InnoMux-2采用了FluxLink次级侧控制数字隔离通信技术，省去了传统设计中需要使用光耦器的复杂方案。该设计可以提高动态响应速度并降低电容容量，从而节省成本并保证瞬态响应性能。此外，系统的反馈控制模块可以实时监测每个输出电压，确保在任何电压偏差发生时，能够迅速调整并恢复精确的输出电压。
该系统能量导引通过选通开关完成，当某一路电压降低时，能量通过选通开关传输到相应的输出负载，从而维持电压稳定并避免出现过大的波动。这一设计使得InnoMux-2能够在不需要增加DC-DC转换的情况下，保证系统的高效运行。
高压应用的可靠性和稳定性
在传统需要1700V高耐压的应用场景下，如果使用的是750V氮化镓开关，则需要采用初级功率开关叠加技术，通过串联两个开关以满足更高的耐压要求。但这带来的就是效率的降低。而采用1700V技术的单管方案，只需一个开关，即可达到1000V母线电压，效率达到90%以上。
在高压应用中，一般都会使用 有源钳位技术 来降低开关损耗并减少器件的温升。然而，采用初级功率开关叠加技术时，由于两个开关串联，无法实现精准的零电压开关，进而导致较高的开关损耗，并且系统的元器件数量也会增加。
而现在采用1700V InnoMux-2 IC，在只需一个开关的条件下，效率可以提升到90%，并可使损耗和热量减少44%，显著降低IC的温升，优化系统的性能。
充电头网总结
根据行业分析师预测，氮化镓器件的市场将在未来几年迎来爆发式增长，预计到2029年，全球氮化镓市场规模将达到20亿美元。与碳化硅（SiC）技术相比，氮化镓在成本上具有明显的优势，尤其是在高压应用中，氮化镓的制造成本低于碳化硅，这使得InnoMux-2能够为用户提供更具性价比的解决方案。
1700V InnoMux-2 IC支持最多三组的恒压或恒流输出，最大功率可达到70W。得益于采用单极变换和零电压开关（ZVS）技术，输出精度可保证在1%以内，相对于现有的初级开关叠加方案效率提高了10%以上，且不需要额外的散热片，同时具有更低的待机功耗和更高的待机负载能力，元件数量可减少50%以上。
1700V氮化镓技术在业界首次推出，支持更高母线电压的使用，填补了市场中高压电源的空白。此技术路线与之前的PowiGaN技术架构相似，但耐压性能有显著提升，特别是在高压应用场合，如工业和汽车领域，能够有效替代传统碳化硅器件，提供更具成本效益的解决方案。