氮化镓（GaN）正在成为多种功率转换应用的首选技术，包括用于风能和太阳能系统中可再生能源应用的DC-DC转换器。与硅基DC-DC转换器相比，转向GaN可实现更高的频率，从而缩短了负载电流变化的响应时间。

虽然基于GaN的DC-DC升压转换器广泛用于数据中心、计算和汽车应用，但它们也越来越多地用于智能电网实施，如太阳能逆变器和风力涡轮机的电机驱动器。在这里，分立式和集成式GaN解决方案的能效和功率密度至少是硅MOSFET的两倍。

GaN在提高转换效率和功率密度方面的潜力是公认的，RAM Innovations总经理Nigel Salter表示。他的公司与剑桥氮化镓器件公司合作，为工业、汽车和航空航天应用封装基于氮化镓的DC-DC转换器。

高效功率转换（EPC）的联合创始人兼首席执行官Alex Lidow承认电源转换设计的这种转变。“GaN FET可以实现DC-DC转换器的最大功率密度。

EPC最近与ADI公司和瑞萨电子携手合作，帮助开发高密度、低成本的DC-DC转换器。

两个设计示例

EPC 将其 eGaN FET 与瑞萨电子的控制器 IC 相结合，创建了一个演示板，可将 12V 输入转换为 48V 稳压输出，开关频率为 500kHz。输出电压可配置为 36 V、48 V 和 60 V，该板无需散热器即可提供 480 W 功率。

EPC9166是一款500W DC-DC演示板，将EPC的EPC2218 eGaN FET与瑞萨电子ISL81807（80 V两相同步升压控制器）相结合，无需微控制器（MCU）、电流检测运算放大器、外部驱动器或偏置电源。它还具有轻负载工作模式、可调死区时间和过流保护。

在类似的设计工作中，EPC与ADI公司合作开发了一种参考设计板，该设计板的工作频率为500 kHz，可将48-54 V的输入电压转换为稳定的12 V输出;它每相可提供高达 25 A 的电流或 50 A 的总连续电流。

LTC7890 是一款 100V 低 Iq 双通道 2 相同步降压型控制器，经过全面优化，可驱动 EPC GaN FET，并集成了一个半桥驱动器和智能自举二极管。这使其能够提供优化的接近零死区时间或可编程死区时间和高达 3 MHz 的可编程开关频率。

EPC2218是一款100 V增强型GaN FET，对于96 V输出和5 V输入，效率高于12.48%。它可以提供高达 60 A 的连续电流和 231 A 的峰值电流，同时确保在 500 kHz 开关频率下具有极小的开关损耗。

效率更高，成本更低

上述设计示例演示了GaN和压降功能的组合如何在低负载下实现高效的功率转换。集成控制器还消除了复杂的DC-DC转换器控制软件开发的需要，并提供了一种简单且经济高效的驱动GaN晶体管的方法。

是什么推动GaN器件进入DC-DC转换器设计？简短的回答是功率密度的提高。然后，由于开关频率高，元件数量更少，磁性元件更小，与硅MOSFET相比，这反过来又导致PCB面积明显更小。例如：它允许使用非常小的1.3μH电感器。因此，在广泛的负载范围内提高了能源效率，并降低了整体系统成本。

GaN技术的其他方面使其适用于DC-DC转换应用。例如，GaN晶体管的开关能力可实现非常低的输入和输出噪声。基于GaN的转换器还允许电源系统设计人员创建现成的电源转换解决方案。