氮化镓E-HEMT器件在反激快充应用中的测试对比

随着GaN器件在一线品牌（小米、OPPO、华为、VIVO、联想等）大功率适配器等应用场景的优势展示和产品推出，推动了GaN器件在更广泛的电源领域的使用，使GaN器件的成本价格与市面主流的Si器件相当，而特性更具有优势，因此电源厂商均计划导入GaN器件来实现下一代电源系统的迭代，在30W-100W的适配器应用中，QR反激因成本优势，占据了国内市场的半壁江山。基于GaN器件的QR反激，有助于减小开关损耗，可用于提高开关频率，增加功率密度。

2. **基于GaN的QR反激适配器 **

QR Flyback Control Based on GaN

（图1 原理简图）

（图2 开关波形）

QR反激适配器,原边功率器件Q1开关过程中，主要存在驱动损耗和开关损耗。驱动损耗取决于Qg寄生电容参数等影响，该损耗大部分消耗在驱动电阻上；而开关损耗，在高压交流输入时，QR反激将无法实现ZVS，主要由电容放电损耗引起，这将导致损耗和限制基于si的解决方案的最大频率，大约100KHz。如图2所示，在Vds_valley=200V时，GaN器件的Eoss比Si的低30%。这种性能差异是基于GaN器件的QR反激的一个额外好处，用于高频开关，可增加功率密度。

（表1）

表1中比较了不同制造商的氮化镓功率器件的输入FOM值和QR反激特性FOM值。FOM值越小，意味着更小的功耗。输入FOM1表示开关关断时的电压和电流交叉损耗。QR Flyback FOM2，这是指在QR Flyback中器件在Vds谷底导通，氮化镓器件在200V时的寄生电容造成的电容放电损耗。从表1中可以看出，与其它品牌产品规格书提取参数相比，输入FOM1相差2-3倍，而QR FlybackFOM2(200V)优于其它友商13%-26%；似乎SA标准片10A-V2.0性能与其它友商存在较大的差异，那么在QR反激适配器的实际表现情况如何呢？

**3.应用对比测试 **

Comparison Test

基于65W适配器增强型氮化镓器件性能对比

230V****器件温度对比（65W老化30min）

230V****轻载到满载效率对比曲线（10W-65W）

**4.结论及点评 **

Conclusion

90Vac时，主要为器件的导通损耗，半载输出功率条件下SA-10A器件表现接近于国际国内友商，满载输出功率时，SA-10A表现出更高的效率，导通后的实际阻抗优于其它两家友商。264Vac时，主要为器件的开关损耗，SA-10A接近于国际水平，与国内友商对比无明显差异。230V时，我们对比了轻载到满载的效率，SA-10A与I 02在轻载下均与国际友商存在接近1%的差异，但在中载至满载上媲美150mΩ导通电阻的G器件。温度上的表现，SA-10A均优于G和I **。综上，SA-10A标准器件与市面上主流的增强型器件性能相当，可实现替换。