瑞薩電子推出首款 650V 雙向 GaN 開關，標誌著功率轉換設計規範的重大變革

• 首款具備直流阻斷功能的雙向 GaN 技術，可大幅減少功率轉換拓撲結構所需的開關數量
• 相容標準柵極驅動器
• 支援軟切換與硬切換模式，實現快速、乾淨的過渡

全球半導體解決方案供應商瑞薩電子（TSE：6723）宣佈，推出業界首款採用耗盡型（d-mode）氮化鎵（GaN）技術的雙向開關——TP65B110HRU：該產品能夠在單一器件中阻斷正負電流的功能。該款器件主要應用于單級太陽能微型逆變器、人工智慧（AI）資料中心和電動汽車車載充電器等系統，可大幅簡化功率轉換器設計，以單個低損耗、高速開關且易驅動的產品替代傳統背靠背FET開關。

目前高功率轉換設計中所用的單向矽或碳化矽（SiC）開關在關斷狀態下僅能單向阻斷電流。因此，功率轉換必須分階段進行，並使用多個開關橋接電路。例如，典型的太陽能微逆變器需採用四開關全橋電路完成第一級DC-DC轉換，隨後經第二級轉換產生最終交流輸出以接入電網。儘管電子行業正朝著更高效的單級轉換器方向發展，但設計人員仍需應對開關器件本身的物理局限。因此現在許多單級設計都是採用背靠背的傳統單向開關，導致開關數量增加四倍，整體效率降低。

雙向GaN技術的出現徹底改變了這一局面。通過在單個GaN產品中集成雙向阻斷功能，僅需更少的開關即可實現單級功率轉換。以典型的太陽能微逆變器為例，僅需兩顆瑞薩SuperGaN^®雙向高壓器件即可——相較傳統方案，可省去中間的直流鏈路電容器，並將開關數量減半。此外，GaN器件具備高速開關特性與低存儲電荷，可實現更高開關頻率和功率密度。在實際單級太陽能微型逆變器應用中，這種新型GaN架構由於無需背靠背連接和低效的矽開關，其功率效率可超過97.5%。

瑞薩650V SuperGaN^®產品已在市場中獲得驗證，其基於專有的常關斷技術，具有驅動簡單、可靠性高的特點。此次推出的TP65B110HRU將高壓雙向耗盡型GaN晶片與兩顆低壓矽基MOSFET進行共同封裝。這兩顆低壓MOSFET具備高閾值電壓（3V）、高柵極耐壓裕量（±20V）以及內置體二極體，可實現高效的反嚮導通。相較于增強型（e-mode）雙向GaN產品，瑞薩的這款雙向GaN開關可相容無需負柵極偏置的標準柵極驅動器。這不僅簡化了柵極回路設計，降低了成本，還使其在軟開關和硬開關操作模式下，均能實現快速、穩定的開關過渡，且不影響整體性能表現。對於維也納式整流器等需要硬開關的電源轉換拓撲結構，憑藉其超過100V/ns的高dv/dt能力，該器件在開關導通/關斷過程中可最大程度的減少振鈴並縮短延遲。總而言之，瑞薩的這款GaN新品實現了真正意義上的雙向開關功能，將高可靠性、高性能和易用性集於一身。

Rohan Samsi, Vice President, GaN Business Division at Renesas表示：“將我們的SuperGaN技術拓展至雙向GaN平臺，標誌著功率轉換設計規範的重大變革。現在，我們的客戶能夠以更少的開關元件、更小的PCB面積和更低的系統成本，實現更高的效率。同時，他們還可借助瑞薩在系統級集成方面的優勢——包括柵極驅動器、控制器和電源管理IC——來加速設計進程。”

• ±650V連續峰值交流/直流額定電壓，±800V瞬態額定電壓
• 2kV人體模型ESD防護等級（HBM與CDM）
• 25℃環境下典型導通電阻（R_dson）為110mΩ
• Vgs(th)典型值3V
• 無需負驅動
• Vgs最大值±20V
• 超過100V/ns的dv/dt抗擾度
• 1.8V，V_SS,FW續流二極體壓降
• 採用行業標準引腳佈局的TOLT頂部散熱封裝

TP65B110HRU雙向GaN開關現已批量供貨。客戶還可選購RTDACHB0000RS-MS-1評估套件，用於測試不同驅動方案、檢測交流零交叉點以及實現軟開關功能。

瑞薩將新型GaN雙向開關與產品組合中眾多相容器件相結合，打造了500W太陽能微逆變器和三相維也納整流器解決方案。這些“成功產品組合”基於相互相容且可無縫協作的產品，具備經技術驗證的系統架構，帶來優化的低風險設計，以加快產品上市速度。瑞薩現已基於其產品陣容中的各類產品，推出超過400款“成功產品組合”，使客戶能夠加速設計過程，更快地將產品推向市場。更多資訊，請訪問：renesas.com/win

以創新、品質與可靠性為核心驅動，瑞薩引領功率電子行業的發展，每年出貨量超過40億顆元件，產品組合包括電源管理IC、分立和寬頻隙GaN產品、計算功率器件等。這些產品覆蓋汽車、物聯網、基礎設施和工業應用等所有主要市場。瑞薩的功率產品組合無縫對接其領先的MCU、MPU、SoC與模擬解決方案，借助數百種經工程驗證的“成功產品組合（Winning Combinations）”以及PowerCompass™和PowerNavigator™等創新設計工具，顯著簡化並加速了客戶設計流程。更多資訊，請訪問：renesas.com/power。