Cambridge GaN Devices(CGD)是一家無晶圓氮化鎵(GaN)功率器件生產(chǎn)商，致力于開發(fā)節(jié)能高效GaN功率管和IC。該公司專利產(chǎn)品ICeGaN®通過高度的集成化，極大地簡化設(shè)計流程，加速產(chǎn)品落地。
圖1：方案實測效率曲線圖
“瞻芯電子現(xiàn)有的2.5kW圖騰柱PFC參考設(shè)計方案是基于TO-247封裝， 通過一塊半橋適配子板，替換為ICeGaN® P2系列的25mΩ GaN IC，在不修改驅(qū)動、控制策略、電路拓?fù)涞那闆r下，即可正常運行。測試結(jié)果證明了ICeGaN® 能大幅縮短工程師學(xué)習(xí)和新品開發(fā)周期，加速GaN在大功率電源設(shè)計的導(dǎo)入和產(chǎn)品落地。同時，也對瞻芯電子的CCM PFC控制器芯片IVCC1104的高性能和極致性價比，印象非常深刻。”
瞻芯電子首席技術(shù)官葉忠博士評價：
“ICeGaN®器件在2.5kW圖騰柱PFC中首次上電就能工作，開關(guān)波形干凈，盡管其DFN封裝需通過TO247-4適配板焊接至主功率版，且柵極驅(qū)動和驅(qū)動電源走線較長，但從空載到滿載均未發(fā)現(xiàn)異�；蛑蓖ìF(xiàn)象，展現(xiàn)出極強的抗噪性、易用性與高效能。這個項目的demo成功，再一次展現(xiàn)出瞻芯電子CCM TTP PFC控制芯片在適配寬禁帶半導(dǎo)體器件，包括SiC MOSFET和GaN FET，以實現(xiàn)下一代高性能電源方案的便捷性和高效性。”
基于IVCC1104和ICeGaN的2.5kW PFC方案
這款方案選用簡單、高效的圖騰柱PFC拓?fù)�，采用模擬PFC控制芯片，搭配SiC或GaN功率器件作為高頻開關(guān)管，都能大幅簡化器件選型，降低物料成本，加快電源產(chǎn)品的開發(fā)速度，因此已開發(fā)出多種衍生PFC電源方案，功率范圍覆蓋330W~3000W，并展示出優(yōu)秀的性能、效率表現(xiàn)。
圖2:2.5 kW圖騰柱PFC方案樣機
圖3:圖騰柱無橋PFC工作原理
主控芯片:采用模擬圖騰柱PFC控制芯片IVCC1104，內(nèi)置高速、精確、可靠的模擬控制器，相比于數(shù)字控制芯片，封裝更緊湊(16pin)，無需編程調(diào)試，還能解決一系列控制難點，保障開關(guān)電源方案的高效率、高可靠性，助力產(chǎn)品快速開發(fā)與推廣。
圖4:2.5 kW圖騰柱PFC主控制板
高頻開關(guān)管:選用ICeGaN® IC(CGD65C025SP2)將柵極接口電路、保護功能與主功率管單片(650V/25mΩ GaN HEMT)集成，可直接和瞻芯電子IVCR1401驅(qū)動或市售通用Si/SiC驅(qū)動芯片兼容，只需進(jìn)行簡單的改動就可以無縫替換傳統(tǒng)的Si器件，實現(xiàn)效能提升。
圖4:ICeGaN@IC產(chǎn)品
測試環(huán)境介紹
在瞻芯電子的2.5kW圖騰柱PFC方案中，把原650V SiC MOSFET換裝ICeGaN®IC產(chǎn)品CGD65C025SP2，并沿用柵極驅(qū)動IVCR1401芯片。
圖5:lCeGaN®IC產(chǎn)品在原方案應(yīng)用
空載啟動波形:
點評:空載啟機的電流無異常大電流，波形比較平滑。
負(fù)載1250W，Vin AC=115V空載上電測試波形
負(fù)載2500W，Vin AC=230V空載上電測試波形:
點評:與使用瞻芯SiC MOSFET一樣，AC電流過零點的波形都非常平滑，無尖峰和明顯的臺階，IVCC110x的專利過零點技術(shù)在此體現(xiàn)的很好。
圖6:PFC方案功率因數(shù)
圖7:PFC方案THD諧波數(shù)據(jù)
該方案驗證成功，再次表明IVCC1104芯片不論搭配碳化硅(SiC)器件或氮化鎵(GaN)器件，都能極大的縮短工程師開發(fā)產(chǎn)品的周期，降低應(yīng)用門檻，帶來更大的項目收益。
