一、应用场景

上篇文章我们谈到GAN在机器人的上应用，GAN拥有较高的开关速率、较低的Rdson、以及较小的反向恢复电荷，其相比SIC有明显的优势，现阶段看成本比SIC高很多，但是随着制造工艺及材料技术的发展变革，未来成本与SIC差别无异,势必会大规模应用。如下图1所示GAN在行业商用场景。

图 1 GAN在行业应用场景

如下图2所示人形机器人的关节可以用到GAN功率器件。人形机器人使用无刷直流（BLDC）电机来模仿人类运动，这些电机需要高效率以减少能耗和热量产生。

氮化镓（GaN）器件在电机控制中比传统硅基MOSFET具有更快的开关速度、更小的尺寸和更高的可靠性。GaN器件的高速开关能力减少了电机损耗，提高了系统效率。GaN器件允许使用更小的陶瓷电容器，有助于减小电机驱动器的尺寸和重量。GaN器件没有反向恢复电荷，减少了能量损失和热量产生，提高了效率。

图2 GAN在机器人关节应用

2 GAN在电机驱动中的优势：

• 更平滑的开关
  

• 较高PWM频率
  

• 极短死区时间
  

图3 GAN与MOSFET的边沿对比

如图3所示，GAN的SR明显比MOSFET大，上升边沿更平滑。但是由于杂感的存在开通过程存在震荡。

图4 GAN与MOSFET的开关损耗

如图4所示，Si MOS的电机驱动功率损耗随频率增加而增加，相比灰颜色通道GaN电机驱动损耗增加很快。

如图5所示，GAN较高的开关频率，可以选择较小的MLCC电容，其值和尺寸随着PWM频率的增加而减小。

图5 频率与ESR的关系

如图6与7所示，GAN比MOSFET有更短的死驱时间；

图6 MOSFET控制死驱时间

图7 GAN控制死驱时间

三、总结GaN器件相比MOSFET • 更小的尺寸 • 开关损耗更低 • 没有反向恢复 • GAN在三相驱动上BLDC电机上实现更高的效率 

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