1932年，研究人員在George Herbert Jones實驗室，將金屬鎵和氨在900℃至1000℃的高溫下進行反應，成功合成了GaN材料。近一個世紀的時間里，氮化鎵逐漸引領著功率變換領域的新一輪變革。

特別是Power Integrations公司近日推出的業界首款1700V氮化鎵開關IC——InnoMux?-2系列產品，不僅刷新了氮化鎵技術的耐壓紀錄，更是以其卓越的性能和廣泛的應用前景，成為了電源管理領域的遙遙領先者。

氮化鎵逐漸成為王者

最佳開關電源技術覆蓋從十瓦至一兆瓦的廣泛功率范圍，不同技術對應著不同的典型應用場景，如手機、平板電腦、冰箱、壓縮機、車載充電機以及風電和高壓直流輸電（HVDC）系統等。在生產生活中我們能夠感受到，在100瓦級應用領域，氮化鎵技術已占據主導地位，特別是在多功能適配器市場中，氮化鎵適配器能夠同時為筆記本電腦和其他移動設備充電，已廣泛替代傳統硅技術產品。展望10千瓦級應用，氮化鎵技術正逐步取得優勢，其目標市場不僅限于傳統硅技術，還包括碳化硅技術。這一趨勢正在持續擴展，氮化鎵的應用范圍不斷拓寬。

在10千瓦級超高電壓的應用中，PI公司的新設計已開始采用氮化鎵技術，而傳統市場則主要依賴MOS管、硅基或碳化硅技術。隨著氮化鎵技術的滲透，這些舊有方案正面臨挑戰。據介紹，當功率達到100千瓦時，氮化鎵將主要替代IGBT或碳化硅技術，現有市場格局正遭受其侵蝕。而在低于十瓦的應用中，氮化鎵雖未全面獲勝，但已局部取得優勢。這主要是因為氮化鎵器件的生產良率在極小尺寸下難以控制，導致成本上升。然而，氮化鎵器件在高壓應用中表現出色，特別是在反激電源中，其能耐受高達1700V的電壓，這在汽車充電和工業應用中的雷電沖擊等動態高壓場景下尤為重要。氮化鎵的這一優勢使其在這些應用中相比傳統硅器件具有更高的可靠性。

揭開InnoMux?-2的技術面紗

PI從2022年推出了900V PowiGaN產品到如今推出1700V的PowiGaN產品，短短2年時間里PI不斷突破氮化鎵產品的耐壓能力，致力于幫助客戶用氮化鎵開關來替代高能耗的傳統硅器件以及昂貴的碳化硅產品。InnoMux?-2以其前所未有的耐壓能力，為功率變換領域樹立了新的標桿。

高效能與低功耗

在追求高效與節能的當下，InnoMux?-2在1000VDC母線電壓下，能夠實現高于90%的效率，并通過三路精確調整的輸出提供高達70W的功率。相比傳統硅器件，它不僅可以顯著降低開關損耗，還能減少系統元件數量，簡化電路結構，從而進一步提升整體效率。據PI技術培訓經理JasonYan介紹，這一性能的提升，得益于氮化鎵材料本身的低損耗特性和采用PI獨特的單個初級開關控制架構。

高精度的多路輸出

對于多路輸出電源而言，輸出電壓的穩定性和精度至關重要。InnoMux?-2采用了單級架構，無需后級穩壓器，即可實現每路輸出調整精度控制在1%以內的卓越性能。這一特點使得它在汽車充電器、太陽能逆變器、三相電表和各種工業電源系統等應用中，能夠更準確地滿足各類負載的需求，提高系統的穩定性和可靠性。

獨特的ZVS技術

此外，開關損耗是電路設計中難以避免的情況，因此InnoMux?-2集成了零電壓開關（ZVS）技術。據介紹，零電壓開關技術，是指在開關動作之前，先通過特定電路使電路兩端的電壓降至零。一旦檢測到電壓已降為零，隨即發出指令，促使開關進行閉合操作。這一創新技術可以顯著降低開關過程中的開通損耗，進一步提高系統效率。同時，InnoMux-2使用的次級側實現的ZVS技術還使得電路更加簡化，降低了元件數量和成本，提升了系統的整體性能。

靈活的封裝模式

InnoMux?-2系列產品有兩種封裝模式——C封裝和F封裝，兩種封裝的選擇取決于應用電壓輸入范圍。從外觀上可以看出最大區別是爬電距離的寬窄，C封裝更適用于375V母線電壓輸入范圍的場景，F封裝應對更高的母線電壓的使用需求。據介紹，目前面對所有的消費類的電子都是這種C封裝足夠使用。但如果面對類似于家電這種使用環境，內部可能會有濕氣潮氣以及灰塵進入的情況，再加上更高的母線電壓，F封裝可以避免臟污環境導致的高壓與低壓引腳之間出現的拉弧放電現象，從而增強電源的可靠性。

技術背后的創新與突破

InnoMux?-2的成功推出，背后凝聚著PI公司多年來的技術積累和不斷創新的精神。從2018年開始，PI公司便開始在氮化鎵技術領域進行深入研究，并相繼推出了900V、1250V等系列產品。每一次產品的推出，都是對技術的一次突破和升級。而1700V氮化鎵開關IC的推出，更是將氮化鎵技術的應用推向了一個新的高度。

在技術創新方面，PI公司不僅注重材料的選擇和制造工藝的優化，還致力于控制技術的創新和升級。通過引入FluxLink?次級側控制（SSR）數字隔離通信技術、零電壓開關（ZVS）技術等創新技術，InnoMux?-2在提高效率、降低成本、增強穩定性、可靠性等方面取得了顯著成效。

1700V氮化鎵電源開關IC的面世，不僅標志著氮化鎵技術在功率變換領域取得了新的突破和成就，也為我們開啟了一個高效、節能、環保的電源管理新時代。