一文盤點低壓半橋氮化鎵功率器件

前言

半橋拓撲是一種由兩個功率器件與電感組成的經典電路結構，通過交替驅動兩個功率器件實現電能的高效變換與傳輸，可靈活實現升壓或降壓功能。其電路簡單、易于實現，且器件電壓應力較低，因而在電源轉換、電機驅動、逆變器等眾多領域得到廣泛應用。

近年來，低壓半橋氮化鎵功率芯片憑借高頻性能與快速開關優勢，正逐步滲透至通信設備、消費電子、數據中心與服務器、人工智能與自動駕駛以及工業電源等應用場景。相較于高壓產品，其耐壓等級通常在100V左右，更適合48V及以下系統，成為高性能電源架構中的重要選擇。

半橋氮化鎵芯片

充電頭網基于上一批文章，新增多款半橋氮化鎵產品，并最終一并匯總至如上表所示。文中排名不分先后，按企業英文首字母排序。

EPC 宜普

宜普EPC2152

宜普EPC2152是一顆額定輸出電流15 A，工作PWM頻率范圍3 MHz，耐壓80V、偏置電源電壓12V的半橋功率級，采用CSP 2.59 x 3.85mm封裝

該芯片支持獨立的高側和低側控制輸入、輸入信號兼容3.3V CMOS邏輯或15V模擬控制器、輸出節點1ns的開關時間、在負瞬態條件下運行的強健電平轉換器、輸出節點的抗誤觸發能力大于100V/ns、內置高側和低側電源的欠壓鎖定。

該芯片適合升壓和降壓轉換器、半橋、全橋或LLC隔離轉換器、D類開關音頻放大器、以及單相和三相電機驅動逆變器等諸多場景應用。

宜普EPC23102

宜普EPC23102集成高側和低側eGaN場效應晶體管，帶內部柵極驅動器和電平轉換器功率級負載電流為1MHz、輸出電流為35A，耐壓為100V，采用QFN 3.5x5mm封裝。

EPC23102采用5V外部偏置電源、獨立的高側和低側控制輸入、3.3 V或5V CMOS輸入邏輯電平。該芯片邏輯鎖定命令在輸入同時為高電平時關閉兩個FET、外部電阻可調節SW開關時間和超過軌道及低于地的過電壓尖峰、穩固的電平轉換器可在硬開關和軟開關條件下運行、對快速開關瞬態的誤觸發免疫、高側自舉電源的同步充電、禁用輸入使VDRV電源進入低靜態電流模式、低側VDD電源的上電復位、高側VBOOT電源的欠壓鎖定、在喪失VDRV電源時，為HS FET和LS FET提供主動柵極下拉、具有暴露頂面的熱增強型QFN封裝，可從結到頂側散熱器實現低熱阻。

EPC23102適合降壓、升壓、降壓-升壓轉換器、半橋、全橋 LLC 轉換器、電機驅動逆變器、D 類音頻放大器等場景應用。

宜普EPC23104

EPC23104集成了高側和低側eGaN FET，具有內部門極驅動器、級移器、引導電荷和門極驅動緩沖電路，功率級負載電流為1 MHz、輸出電流為15 A，最大輸入電壓為100 V。

EPC23104采用5V外部偏置電源、3.3V或5V CMOS輸入邏輯電平、獨立的高側和低側控制輸入，當輸入同時為高電平時，邏輯鎖定命令關閉兩個FET、外部電阻調節SW開關時間和超壓尖峰，超過軌道和接地、在硬開關和軟開關條件下運行的強健電平轉換器。

EPC23104具備從快速開關瞬變中免受誤觸發、高側自舉電源的同步充電、禁用輸入時，VDRV電源進入低靜態電流模式、低側VDD電源的上電復位、高側VBOOT電源的上電復位、當VDRV電源喪失時，HS FET和LS FET的主動柵極下拉、具有裸露頂部的熱增強QFN封裝，以實現從結到頂側散熱器的低熱阻等特性。該芯片非常適合降壓、升壓、降壓-升壓轉換器、半橋、全橋 LLC轉換器、電機驅動逆變器、D類音頻放大器等諸多場景應用。

Innoscience 英諾賽科

英諾賽科ISG3201

通過顯微拍攝可清晰看到 ISG3201 的焊盤依次為 SW，PGND 和 VIN，獨特的焊盤設計縮小了功率路徑的環路面積，同時增大了散熱面積，有效降低器件運行時的溫升。相比傳統分立的驅動器+氮化鎵解決方案，電路設計更加簡化，PCB尺寸更小巧，可設計單面布板，寄生參數更小，系統性能更優。

英諾賽科ISG3201是一顆100V耐壓的半橋氮化鎵功率芯片，芯片內部封裝兩顆耐壓 100V，導阻 3.2mΩ 的增強型氮化鎵開關管以及100V半橋驅動器。內部集成的驅動器省去了外部鉗位電路，能夠顯著降低關聯的寄生參數。半橋氮化鎵器件具備60A連續電流能力，無反向恢復電荷，并具有極低的導通電阻。

ISG3201 外圍元件非常精簡，芯片內部集成了驅動電阻、自舉電容和供電濾波電容。英諾賽科在這款芯片上采用固化驅動形式，減少柵極和功率回路寄生電感，并簡化功率路徑設計。該芯片還具有獨立的高側和低側 PWM 信號輸入，并支持 TTL 電平驅動，可由專用控制器或通用 MCU 進行驅動控制。

在應用方面，英諾賽科 ISG3201 半橋氮化鎵功率芯片適用于高頻高功率密度降壓轉換器，半橋和全橋轉換器，D類功放，LLC 轉換器和功率模組應用，可用于 AI，服務器，通信，數據中心等應用場景。48V 工作電壓也滿足 USB PD 3.1 快充以及戶外電源相關應用，通過集成的半橋器件，簡化功率組件的開發設計。

英諾賽科ISG3202LA

英諾賽科ISG3202是一顆100V耐壓的半橋氮化鎵功率芯片，隸屬SolidGaN系列，芯片內部封裝兩顆耐壓100V，導阻3.2mΩ的增強型氮化鎵開關管、1顆100V半橋驅動器以及若干電容電阻，可極大地簡化系統BOM，減少占板面積高達73%。

ISG3202經過優化功率回路設計，可支持高達5MHz開關頻率，具有高效率和低EMI，內置智能自舉開關保證高邊/低邊驅動電壓一致，內置多種保護機制確保系統可靠性。同時ISG3202還內置了VCC/BST 電容，能夠極大簡化系統成本；并具備傳輸延遲更短（14ns），延遲匹配更好，VCC靜態電流更低等優勢。

英諾賽科ISG3204LA

英諾賽科ISG3204是一款柵極驅動器的2.4mΩ 100V半橋GaN功率芯片，隸屬SolidGaN系列，采用緊湊的5mm×6.5mm LGA封裝。封裝內包含兩顆高性能GaN FET、驅動器，提供緊湊、高效的GaN功率解決方案，主要應用于電機驅動。

ISG3204 提供兩個邏輯輸入，用于控制高端和低端GaN FET，以實現最大靈活性。分離的驅動器輸出允許獨立調節導通和關斷強度，優化電磁干擾和效率。

ISG3204 具有輸入互鎖功能和內部自適應防直通保護電路，確保即使在接近零死區時間的情況下也不會出現同時導通。ISG3204內置全面的保護功能，包括主動Bootstrap（BST）電壓控制，防止過充電并確保穩定的柵極驅動電壓，VCC 和 BST 均有獨立的欠壓鎖定（UVLO）和過壓鎖定（OVLO），以及過溫保護。

英諾賽科ISG3206LA

ISG3206是一款內置100V耐壓，導阻5.5mΩ的半橋GaN功率模塊，隸屬SolidGaN系列，封裝于小巧的5×6.5mm LGA 封裝中。封裝內包含兩顆高性能增強型氮化鎵（GaN）場效應晶體管（FET）、驅動器、柵極電阻以及驅動器供電電容，為行業提供了緊湊且高效的氮化鎵功率解決方案。

ISG3206 配備兩個邏輯輸入端，用于控制高側和低側氮化鎵（GaN）場效應晶體管（FET），從而實現最大程度的靈活性。分離的驅動器輸出端允許獨立調節導通和關斷強度，從而在電磁干擾（EMI）和效率方面達到優化。

ISG3206 具有輸入互鎖功能和內部自適應防止直通保護電路，確保即使在接近零死區時間的情況下，也不會出現輸出同時導通的情況。產品內置全面的故障保護功能，包括用于防止過充電并確保穩定柵極驅動電壓的主動自舉（BST）電壓控制，針對 VCC 和 BST 的獨立欠壓鎖定（UVLO）和過壓鎖定（OVLO），以及過熱保護功能。

英諾賽科ISG3208EA

英諾賽科ISG3208是一顆100V、45A半橋功率氮化鎵模塊，采用緊湊的6.5mm x 6.5mm LGA封裝。其內部集成了兩顆高性能GaN FET、驅動器以及驅動供電電容，提供業內緊湊且高效的 GaN電源解決方案。

ISG3208提供兩個邏輯輸入，用于分別控制高邊和低邊 GaN FET，實現最大設計靈活性。其分離式驅動輸出允許獨立調節開通與關斷強度，從而在 EMI 和效率之間取得最佳平衡。

該器件具備輸入互鎖和自適應交叉導通保護電路，確保即便在接近零死區時間下，也不會出現高低邊同時導通的情況。ISG3208 還集成了全面的故障保護功能，包括：主動自舉電壓控制以防止過充并確保穩定的柵極驅動電壓、針對VCC與BST的獨立UVLO與OVLO保護，以及過溫保護。

憑借快速傳輸延遲、優異的延遲匹配、出色的 dv/dt 抗擾性 以及 超低的封裝寄生電感回路，ISG3208 可幫助設計人員在功率密度和效率上實現顯著提升。

1、功率密度創新高！英諾賽科發布革命性合封GaN功率IC

2、豐富氮化鎵生態，英諾賽科多款氮化鎵合封芯片介紹，覆蓋高低壓多款產品

3、簡化低壓氮化鎵應用，英諾賽科推出高集成小體積半橋氮化鎵功率芯片ISG3201

PRIMECHIP 元芯半導體

元芯半導體YX471058

YX471058是一款高性能的集成 GaN FET 半橋柵極驅動器。其內部集成了最高 100V 的柵極驅動器和自舉二極管，并支持三態PWM輸入。

YX471058 采用分離式柵極驅動設計，支持靈活的輸出開通與關斷時間調節。其具備軌到軌驅動能力，最大供電電壓為 7V。憑借超短傳播延遲以及快速的上升、下降時間，非常適合 GaN FET 應用場景。

此外，YX471058 還具備輸出電流與溫度感測及上報功能。內建欠壓鎖定 (UVLO)、過溫保護 (OTP)、高邊 MOSFET 短路保護 (HSS) 與過流保護 (OCP)，確保器件運行的安全性與可靠性。

TI 德州儀器

德州儀器LMG5200

德州儀器LMG5200集成了80V、10A驅動器和GaN半橋功率級，采用增強模式氮化鎵(GaN)FET提供了一套集成功率級解決方案。該器件包含兩個80V GaN FET，它們由采用半橋配置的同一高頻GaNFET驅動器提供驅動。

GaN FET 在功率轉換方面的優勢顯著，因為其反向恢復電荷幾乎為零，輸入電容CISS也非常小。所有器件均安裝在一個完全無鍵合線的封裝平臺上，盡可能減少了封裝寄生元件數。LMG5200器件采用6mm×8mm×2mm無鉛封裝，可輕松安裝在PCB上。

該器件的輸入與TTL邏輯兼容，無論VCC電壓如何，都能夠承受高達12V的輸入電壓。專有的自舉電壓鉗位技術確保了增強模式GaNFET的柵極電壓處于安全的工作范圍內。

該器件配有用戶友好型接口且更為出色，進一步提升了分立式GaNFET的優勢。對于具有高頻、高效操作及小尺寸要求的應用而言，該器件堪稱理想的解決方案。與TPS53632G 控制器搭配使用時，LMG5200能夠直接將48V電壓轉換為負載點電壓(0.5-1.5V)。

德州儀器LMG3100

LMG3100 器件是一款具有集成驅動器的100V連續、120V脈沖氮化鎵 (GaN) FET。該器件提供兩種 Rds(on) 和最大電流型號 ， 即126A/1.7mΩ(LMG3100R017) 和 46A/4.4mΩ (LMG3100R044)。該器件包含一個由高頻 GaN FET 驅動器驅動的 100V GaN FET。LMG3100 包含一個高側電平轉換器和自舉電路，因此兩個 LMG3100 器件可用于形成半橋，而無需額外的電平轉換器。

GaN FET 在功率轉換方面的優勢極為顯著，因為它們的反向恢復為零，而且輸入電容 CISS 和輸出電容COSS 都非常小。驅動器和 GaN FET 均安裝在一個完全無鍵合線的封裝平臺上，盡可能減少了封裝寄生元件數。LMG3100 器件采用 6.5mm × 4mm × 0.89mm 無鉛封裝，可輕松安裝在PCB上。

德州儀器LMG2100R026

德州儀器LMG2100R026是一款93V連續100V脈沖式53A半橋GaN功率級，具有集成柵極驅動器和增強模式氮化鎵 (GaN) FET。該器件包含兩個 GaN FET，采用半橋配置，由一個高頻 GaN FET 驅動器驅動。

該器件在功率轉換方面的優勢極為顯著，企反向恢復為零，而且輸入電容 CISS 和輸出電容

COSS都非常小。驅動器和兩個 GaN FET 均安裝在一個完全無鍵合線的封裝平臺上，盡可能減少了封裝寄生元件數。LMG2100R026 器件采用7.0mm × 4.5mm ×0.89mm無鉛封裝，可輕松安裝在PCB上。

無論VCC電壓如何，TTL 邏輯兼容輸入均可支持3.3V和5V邏輯電平。專有的自舉電壓鉗位技術確保了增強模式 GaN FET 的柵極電壓處于安全的工作范圍內。

該器件配有用戶友好型接口且更為出色，進一步提升了分立式GaN FET的優勢。對于需要小尺寸、高頻、高效運行的應用來說，該器件是理想的解決方案。

德州儀器LMG2100R044

德州儀器LMG2100R044是一款集成90V、100V脈沖、35A的半橋功率級，集成了柵極驅動器和增強型氮化鎵（GaN）場效應管（FET）。該器件由兩個100V GaN FET和一個高頻90V GaN FET驅動器組成，配置為半橋結構。

GaN FET在功率轉換方面具有顯著優勢，因為它們沒有反向恢復且具有非常小的輸入電容CISS和輸出電容COSS。所有器件均安裝在一個完全無鍵合線的平臺上，極大地減少了封裝寄生元素。LMG2100R044器件采用5.5mm × 4.5mm × 0.89mm的無鉛封裝，易于安裝在PCB上。

與TTL邏輯兼容的輸入可以支持3.3V和5V邏輯電平，而不受VCC電壓的影響。專有的自舉電壓鉗位技術確保增強型GaN FET的柵極電壓在安全的操作范圍內。

該器件通過提供更用戶友好的接口，擴展了離散GaN FET的優勢。它是需要高頻率、高效率操作且占用空間小的應用的理想解決方案。

充電頭網總結

低壓半橋氮化鎵器件的出現，為電源設計提供了更高效率、更小體積和更低損耗的解決方案。從消費電子快充到數據中心電源，再到電機驅動與光伏逆變等領域，氮化鎵的應用邊界正在不斷拓展。隨著各大功率半導體廠商持續推出新品，低壓半橋GaN正逐步取代傳統硅基器件，推動電源系統向更高功率密度方向演進。

上述企業推出的半橋氮化鎵功率芯片可顯著提升轉換效率、縮小適配器和電路體積，減少能源浪費。其高頻高效的特性，助力電子設備實現更高效的供電以及驅動效果，契合當下節能環保與高效設計趨勢。