Transphorm氮化镓器件率先达到对电机驱动应用至关重要的抗短路稳健性里程碑

新世代电力系统的未来，氮化镓（GaN）功率半导体产品的全球领先供应商Transphorm, Inc.近日宣布，利用该公司的一项专利技术，在氮化镓功率晶体管上实现了长达5微秒的短路耐受时间（SCWT）。这是同类产品有记录以来首次达到的成就，也是整个行业的一个重要里程碑，证明 Transphorm 的氮化镓器件能够满足伺服电机、工业电机和汽车动力传动系统等传统上由硅 IGBT 或碳化硅（SiC）MOSFET 提供支持的坚固型功率逆变器所需的抗短路能力 --- 氮化镓在这类应用领域未来五年的潜在市场规模(TAM)超过 30 亿美元。

该项目的开发得到了安川电机公司的支持，安川电机是Transphorm的长期战略合作伙伴，同时也是中低电压驱动器、伺服系统、机器控制器和工业机器人领域的全球领导者之一。与现有解决方案相比，氮化镓可以实现更高的效率和更小的尺寸，也让氮化镓成为伺服系统应用中极具吸引力的功率转换技术，为此，氮化镓必须通过该领域要求的严格的稳健性测试，其中最具挑战性的是需要承受住短路冲击，当发生短路故障时，器件必须在大电流和高电压并存的极端条件下正常运行。系统检测到故障并停止操作有时可长达几微秒时间，在此期间，器件必须能承受故障带来的冲击。

安川电机公司技术部基础研发管理部经理 Motoshige Maeda 说：“如果功率半导体器件不能承受短路，那么系统本身很可能发生故障。业界曾经有一种根深蒂固的看法，认为在类似上述重型电源应用中，氮化镓功率晶体管无法满足短路耐受要求。安川电机与Transphorm 合作多年，我们认为这种看法是毫无根据的。今天也证明我们的观点是正确的。我们对Transphorm团队所取得的成果感到兴奋，并期待能展示我们的产品设计是如何受益于这一全新的氮化镓器件特性。”

这项短路技术已在Transphorm新设计的一款15mΩ 650V 氮化镓器件上进行了验证。值得注意的是，在 50 kHz 的硬开关条件下，器件的峰值效率达到 99.2%，最大功率为12kW , 不仅展示了器件的优良性能和高可靠性，也符合高温高电压应力规格要求。

Transphorm 联合创始人兼首席技术官 Umesh Mishra 表示：“标准的氮化镓器件只能承受持续时间为几百分之一纳秒的短路，这对于故障检测和安全关断操作来说太短了。然而，凭借我们的cascode架构和关键专利技术，在不增设外部组件的情况下，Transphorm实现了将短路耐受时间延长至5微秒，从而保持器件的低成本和高性能特点。Transphorm了解高功率、高性能逆变器系统的需求，Transphorm超强的创新能力有着悠久的历史沿革，我们可以自豪地说，这些经验帮助我们将氮化镓技术提升到新的水平，这再次证明了Transphorm在高压氮化镓稳健性和可靠性的全球领先地位，在氮化镓于电机驱动和其他高功率系统应用上改变现有局势并扮演关键的角色。”

对SCWT成果的完整介绍、演示分析以及更多的相关内容，将在明年的大型电力电子会议上发表。