瑞萨通过双向650V GaN开关实现了功耗效率提升

瑞萨电子推出业内首款双向 650V 级氮化镓（GaN）开关，旨在简化太阳能微型逆变器、人工智能数据中心、电动汽车车载充电器等应用中的功率转换设计。该公司表示，新款 TP65B110HRU 在单颗器件中集成了双向电流阻断功能，无需传统的背对背场效应晶体管（FET）配置。

这一研发成果意义重大，它解决了大功率转换设计中长期存在的能效与复杂度难题，同时契合行业向更高密度、更简化架构发展的趋势。

迈向单级功率转换

据官方介绍，传统功率转换系统依赖单向硅基或碳化硅（SiC）开关，这就需要采用多级架构。以太阳能微型逆变器为例，通常需要独立的直流 - 直流（DC-DC）和直流 - 交流（DC-AC）转换级，不仅增加了元器件数量，还降低了整体效率。

瑞萨电子称，其双向氮化镓方案可实现真正的单级转换。仅用两颗高压器件替代多个开关，工程师就能省去中间直流母线电容，并将开关数量减少一半。该公司表示，借助氮化镓快速开关和低电荷特性，实际应用中该方案的转换效率超过 97.5%。

这一变革可能对系统设计产生更广泛的影响，尤其适用于数据中心、电动汽车平台等空间受限、散热条件有限的场景。

设计简化与可靠性提升

瑞萨电子表示，TP65B110HRU 将耗尽型氮化镓器件与两颗低压硅基金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）相结合，实现双向工作，同时兼容标准栅极驱动器。与增强型氮化镓方案不同，该器件无需负栅极偏置，简化了栅极驱动电路，降低了系统成本。

该器件具备 ±650V 连续额定电压、±800V 瞬态耐受能力，以及 100 伏 / 纳秒以上的电压变化率（dv/dt）抗扰性。其集成了用于反向导通的体二极管，支持软开关和硬开关拓扑结构，包括维也纳整流器。

该器件现已上市，同时提供评估套件，支持多种驱动配置和软开关实现方案。

此次发布标志着功率电子设计迎来潜在拐点。双向氮化镓器件支持更简化的单级架构、减少元器件数量，有望加速高效能系统在可再生能源、汽车和数据基础设施领域的普及。