您可以想象一個這樣的世界：人類不再需要建造這么多發電廠來滿足不斷躥升的數字需求。在這個世界中，工業、企業計算、電信和可再生能源系統的運行速度大大加快，并且效率更高。

這樣的世界也許很快就可以實現了。

 TI最近推出的LMG3410用開創性的氮化鎵（GaN）技術搭建的高壓、具有集成驅動器的解決方案，相對于傳統的、基于硅材料的技術，創新人員將能夠創造出更加小巧、效率更高、性能更佳的應用。

 “氮化鎵就像一個超級增壓引擎，”TI高壓新技術開發組總監Steve Tom說，“它使得系統運行更快，效率更高，以及動力更加強勁。它周圍的驅動器、封裝和其它組件能夠真正地提高任何系統的性能。”

 GaN的強大功能可以造福我們每個人。每次您使用智能手機、網上下單、查看社交媒體，或者將照片上傳至在線賬戶時，您連接的都是一個包含數千臺服務器的巨大數據中心。

 而服務器和數據中心的運轉耗電量很大，隨著我們的生活與網絡互連的關系越來越緊密，以及對于高耗能數字器件的依賴程度越來越高，我們對于電力和發電廠的需求也增長越來越快。

 “由于我們對電子元器件的期待越來越高，同時隨著物聯網不斷發展，我們的設備都被連接在了一起，我們需要消耗更多的電能，”GaN開發團隊的系統和應用工程師Eric Faraci說，“更多的能耗意味著需要建造更多的大型電廠。但是，如果使用諸如氮化鎵的技術，我們可以將發電效率提高到一定的程度，這樣的話，我們也許就不再需要提高發電能力了。”

所以，我們可以想象一個更加綠色環保的生活。

“我們需要減少能耗，”Steve說，“全世界范圍內不斷增長的用電需求不利于可持續發展。”

在TI，我們不僅憧憬著未來的美好生活，也一直致力于盡早實現這些未來技術。

散熱降低

 GaN是將鎵元素和氮元素這兩個元素組合在一起而創造出來的一款超快速的半導體材料。多年以來，硅材料一直是支撐電子元器件底部的基礎構造塊。相對于硅材料，這個組合使得電子元件能夠更加自由地運動。

 從手機到高端工業用工具和服務器，各種系統中的電路的工作方式都是不斷接通和斷開數百萬個微型開關。開關每移動一次都會產生熱量。

 這樣發熱便限制了系統的性能。比如說，當您的筆記本電腦的電源變熱，其原因就在于流經電路開關內的電子產生了熱量，并且降低了筆記本電源的工作效率。

 由于氮化鎵是一款更好、效率更高的半導體材料，它的發熱量更低，所以設計人員能夠在更小的空間內配置更多的開關。

 在隔離式高壓工業、電信、企業計算機和可再生能源應用中，集成式驅動器的600V GaN功率級開關顯得特別重要。LMG3410的優勢包括：

·將目前技術最先進的硅材料功率因數校正轉換器的功率密度加倍。

·相對于分立式GaN解決方案，其功率損耗、電壓應力和電磁干擾更低。

·啟用全新拓撲結構。

 “GaN是相較其他材料更好的工具，”Steve說，“如果您能極大地提升開關的密度，降低電阻率，并使它們移動的更快，您就將降低散熱的需要，正因如此，您將獲得相同尺寸，更佳的性能。它所實現的這些美妙功能突破了之前對于電子元器件處理能力的限制。”

完整的解決方案

 GaN解決方案的推出將對高壓應用產生一個近期的影響。但是，隨著包含GaN的系統設計越來越普及，它的使用將擴展至高端音頻放大器、無人機、電動汽車、照明、計算、太陽能板、針對車輛的成像技術等，并將最終擴展至所有由墻上插座供電的低壓應用。

 “不同類型的應用層出不窮，”Steve說，“我們以無人機為例。目前，無人機主要用于業余愛好，但是有了GaN后，我們也許能夠將它們用于更加商業化和工業化的應用。”

 Steve說，關鍵的事情是電池的使用壽命。目前，大多數無人機在再次充電、返航或電量耗盡前的飛行時間大約為20分鐘。

 “GaN眾多之一的優勢在于其切換迅速，并且驅動效率更高，因此您可以減小組件、磁性元件、電感器和電容器的體積以及重量，”他說，“這將直接增加無人機的飛行時間。”

 由于我們已經將GaN開關與一個驅動器封裝在一起，并且配置了一個能夠幫助應用充分發揮其高性能優勢的完整生態系統對其提供支持，此類應用將運行得更加高效。此外，此器件還包含了內置的保護設備能夠抵抗溫度、短路和不同電壓條件等各種問題。

 “我們從整個系統的角度來審視這個器件，”TI高級技術營銷經理Masoud Beheshti說，“使客戶能夠更加輕松地把這款器件應用到他們設計的系統當中。我們充分了解如何使這款器件與我們產品庫中的其它器件配合在一起，以提供一個完整的解決方案，這將幫助我們的用戶加快其產品上市時間，以及更加快速且有效地解決他們的問題。”

減少阻礙

 LMG3410是第一款包含TI GaN開關的集成電路。這些器件生產于制造硅材料兼容晶圓的工廠，擁有TI數十年工藝技術經驗作為品質保證。

 “經過三百萬小時以上的可靠性測試，LMG3410使得電源設計人員有信心挖掘GaN的潛能，并且重新考慮那些之前不可行的電源架構和系統，”TI高壓電源解決方案副總裁Steve Lamhousse說，“這項技術展示了TI強大的生產能力和在系統設計專業領域的影響力，這個全新的功率級是TI在GaN市場上邁出的重要一步。”

 這就減少了某些阻礙，從而使設計人員能夠將這款器件用于他們的應用，Steve Tom補充道。

 “這也是我們希望控制生產制造的原因，”他說，“正因如此，我們在可靠性測試方面投入大量時間。基于這個原因，我們已經開發出了伴隨電路，盡可能地提高這款器件的性能。”

“有了GaN如此強大的性能，我們將幫助設計人員將他們的應用提高到一個全新的水平。”

其它資源：

?查看TI的GaN解決方案產品庫。

?閱讀我們全新的白皮書：“用集成驅動器優化GaN性能。”

?通過閱讀博文：“讓我們一起實現氮化鎵的可靠運行”，進一步了解TI如何使GaN更加可靠。

 ?加入德州儀器在線技術支持社區氮化鎵（GaN）解決方案論壇，尋找解決方案、獲得幫助、并與同行工程師和TI專家分享知識和解決難題。