氮化镓 | 功率模块厂商和GaN器件厂商签署谅解备忘录，开发扩大电动汽车续航里程技术

英国剑桥的功率电子公司Quantum Power Transformation（QPT）宣布，它已经创造了驱动、控制和传感技术，以最大限度地提高氮化镓（GaN）晶体管的性能，并克服了使用硬开关的高功率和高压应用在100kHz至20MHz频率范围内的设计挑战。这项技术现在正在释放基于GaN的设计中的功率性能，在汽车行业中占主导地位。

QPT表示，其解决方案需要高速GaN晶体管来实现GaN承诺的功率效率。该公司已与加拿大安大略省渥太华市GaN Systems Inc（用于功率转换和控制应用的GaN基功率开关半导体的无晶圆厂开发商）签署了谅解备忘录，以研究开发这些技术的可能性，从而提高性能并进一步改进，从而提高电动汽车（EV）的续航里程。

QPT创始人兼首席执行官Rob Gwynne表示：“GaN Systems生产性能最高的650V功率GaN器件，这使我们能够在与我们的技术相结合时实现最高的效率。电力使用效率越高，电动汽车的续航里程就越大。”

GaN Systems首席执行官Jim Witham评论道，QPT“解锁了性能的功能改进，为电动汽车市场提供了高度优化的GaN解决方案。通过合作，GaN系统的晶体管和QPT技术可能会极大地改变GaN市场。”

电动汽车续航里程的最大提升来自QPT更有效地驱动GaN的能力。GaN晶体管可以在更高的频率下进行开关。开关速度越高，在过渡过程中花费的时间就越少，能量损失也就越少。对于硅和碳化硅（SiC）晶体管，GaN晶体管可以在1–2ns而不是20–50ns的时间内快速从导通转变为截止。然而，在一些高电压、高功率的应用中，实现最大性能是具有挑战性的。

据称，QPT的解决方案使GaN晶体管能够以高达20MHz的全电位运行，并进行纳秒级切换，从而在没有射频干扰问题或过热的情况下提供更好的操作精度。该公司的技术使电机在峰值负载下能够以高达99.7%的效率驱动，而在较低负载下几乎不会降低效率。这目前是传统设计的一个挑战，在传统设计中，效率在较低负载下会迅速下降。

额外的提升来自于集成和缩小控制电机速度的变频驱动器（VFD）。现有的VFD体积庞大，因此它们总是位于远离电机本身的位置，然后通过大而重的铜线连接，以应对数百安培的电流。QPT表示，其GaN技术将VFD的尺寸缩小到尺寸的20分之一左右，从而减轻了重量。更重要的是，尺寸的减小意味着它可以与电机并排放置。

据说，这种集成电机解决方案消除了对长而重的铜电缆的需求，这相当于大大降低了每根电缆约半米的重量和成本。此外，铜电缆具有电阻，这标志着功率损耗较小，并降低了整个系统的效率。所有这些因素都意味着QPT的无铜线解决方案可以增加汽车的续航里程。

Gwynne说：“我们的计算表明，当电机低速运行时，我们的VFD解决方案可以减少约10%的电力使用，甚至更多。”他补充道：“再加上无长电缆的好处，在相同续航里程内，可以显著增加电动汽车或小型电池的续航里程。我们的技术被封装到模块中，形成一个即插即用的解决方案，该解决方案可以用现有系统的其余部分（如微处理器和软件堆栈）取代现有的VFD，保持不变。”

来源：PSD功率系统设计