选集成 GaN 功率级 少不了这三家！

作者: Angus Lai

关键词: 功率

敲黑板

1. 目前市面上有哪些主流的集成 GaN 功率级解决方案？
2. Infineon CoolGaN™ Drive 的核心优势是什么？
3. onsemi Vertical GaN 与一般的横向 GaN 有何不同？
4. TI LMGxx 系列的主要技术亮点有哪些？

目前市面上已经有许多集成 GaN 功率级解决方案，像是 Infineon CoolGaN™ Drive、onsemi Vertical GaN（GaN‑on‑GaN）、TI GaN Power Stages（LMG36xx / LMG26xx / LMG34xx）等解决方案，各个解决方案均有其技术方案与定位，以下将说明它们之间的差异与应用取向。

新一代硅、氮化镓和碳化硅技术的关键性能指标，及其对基本开关操作的相关性比较（来自 Infineon）

Infineon 的 CoolGaN™ Drive 系列的核心定位是基于 Infineon 自家 CoolGaN™ GaN 晶体管所推出的集成栅极驱动功率级解决方案，方向在于在中压至高压电源与变频应用中简化设计和提升性能。CoolGaN™ Drive 系列具有在 600–700 V 级别上提供单开关与半桥（half-bridge）器件，将 GaN FET 与智能栅极驱动器集成在单一封装中，可支持可调 dv/dt、内建保护（过流 OCP、过温 OTP、短路 SCP 等），某些型号还集成了无损耗电流传感（lossless current sense），利于电流侦测与保护功能，并通过集成驱动与封装设计显著降低寄生电感与 EMI 风险，提升系统稳定性与效率。

Infineon CoolGaN™ Drive 系列的适用场景包括中高压 AC/DC 转换（如适配器、电动工具电源、工业电源）、典型中频（大于 200 kHz）电源拓扑等。CoolGaN™ Drive 系列具有设计容易度提升、BoM 降低、高功率密度与效率、良好的保护与耐久性等优势，并有半桥配置选择，可用于图腾柱 PFC、LLC 等拓扑。

onsemi 的 Vertical GaN（垂直 GaN）不是单纯的集成驱动功率级，而是新一代功率器件架构，其 GaN 层直接生长于 GaN 基板上，使电流垂直通过芯片（从顶到底），与传统横向 GaN HEMT 不同。此种电流垂直流动结构设计方式，可实现更高的耐高压、高电流能力与更低热阻，预期达到比横向 GaN 更高的功率密度与效率，在 AI 数据中心、电动汽车逆变器及大功率 DC-DC 应用更具优势，目标电压可达 1200 V 或更高，扩大到 SiC 等宽带隙器件的电压等级。

一般的横向 GaN（CoolGaN™、TI LMG 系列等）以低至中电压范围为主（通常小于 800 V），Vertical GaN 旨在填补高压（大于1 kV）领域，并具备更佳的功率密度和散热。主要应用于数据中心的 800 V DC-DC 转换、电动汽车电机变频、大型储能和再生能源系统等。

TI 的 LMGxx 系列则为集成GaN 功率级，在一个封装中结合 GaN FET、栅极驱动器、保护功能（UCP／OCP／OTP）与电流传感器件，是典型的“半桥功率级”。LMGxx 系列有不同的子系列，包括 LMG26xx / LMG36xx / LMG34xx。LMG26xx系列支持 650 V GaN 半桥，内建驱动与电流传感，适合中频开关电源。LMG36xx 系列（如LMG3622／LMG3624／LMG3626）为 700 V 类型，集成 GaN FET 与驱动器，支持可调开关压摆率（Slew Rate）控制以减缓 EMI、振铃问题，内建过流保护、过温保护、欠压锁定（UVLO）与低静态电流设计。LMG34xx则是另一组 GaN 功率级产品，可配合 TI 的评估板以快速测试高频表现。

TI 的 LMGxx 系列的技术亮点包括可提供集成化电流传感，以降低外部传感器件，并可设定开关压摆率，有助于 EMI／振铃控制，高集成度使 PCB 布局更简单、寄生效应降低。典型应用包括 AC/DC／DC/DC 电源、USB-PD 充电器、PFC／LLC 转换器、工业电源等。

整体来说，Infineon CoolGaN™ Drive 重点在于“易用性与集成化”，降低设计门坎、加速 GaN 应用采用。onsemi Vertical GaN 则着眼于高电压与高电流市场，是一种次世代 GaN 架构，目标超越现有横向器件限制。TI LMG 系列则是成熟的 GaN 功率级产品线，以系统化高集成方案支持各类标准功率电源转换应用。

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