日本半导体巨头瑞萨电子于3月23日正式发布了一款面向AI数据中心等应用场景的高性能产品——TP65B110HRU。这是一款具备650V耐压能力的双向开关,其核心突破在于内置了DC阻断功能,使得单个器件即可实现正负两个方向电流的可靠切断,彻底改变了传统电力电子设计的格局。
在日本电力电子行业向高能效、高集成度转型的背景下,这款产品的推出具有显著的市场意义。传统设计中,实现双向电流控制通常需要采用“背靠背”结构,即串联使用两个FET(场效应晶体管)。瑞萨的这款新产品允许工程师直接用单个双向GaN器件替换原有的两个FET组合,从而大幅简化了电路拓扑。这一技术革新特别适用于太阳能微逆变器、AI数据中心电源以及车载车载充电器(OBC)等需要多级电力转换的复杂场景。
该产品的技术核心在于瑞萨独有的SuperGaN技术。通过将高耐压的D-mode GaN芯片与低耐压的Si MOSFET以串联方式构建卡萨德结构,实现了高速开关与低损耗的完美平衡。更关键的是,这种设计使得器件能够直接使用标准的栅极驱动器进行控制,无需复杂的负偏压电路。在太阳能微逆变器应用中,仅需两个双向GaN开关即可构建完整的电路,相比传统方案开关数量减少了一半,同时省去了二级结构中必需的中间直流链路电容。
实测数据显示,采用该双向GaN开关的单段太阳能微逆变器方案,在摒弃低速硅开关和复杂背靠背结构后,电力转换效率成功突破97.5%。这得益于GaN材料本身极低的栅极电荷,使其能够支持更高的开关频率,进而大幅提升功率密度。对于追求**能效的AI数据中心而言,这意味着更小的设备体积和更低的运营成本。
瑞萨在650V SuperGaN产品线上一贯坚持的“常关型”(Normally-off)技术在本产品中得到了完美继承。该器件将高耐压的双向D-mode GaN芯片与两个具备高阈值电压(3V)和高栅极耐压(±20V)的低耐压Si MOSFET集成在同一封装内。这种设计不仅提供了高效的反向导通体二极管,还确保了与标准栅极驱动器的极高兼容性,无需负栅极偏压即可工作。在Vienna整流器等需要硬开关的拓扑结构中,该器件凭借超过100V/ns的高dv/dt耐性,有效抑制了开关切换时的振铃现象,缩短了延迟时间,在保持高性能的同时实现了极高的系统可靠性。