1. 背景

隨著AI大數(shù)據(jù)模型的興起，對高效率、高功率密度的電源需求逐步加強。世界能源短缺的加劇導致了其他領域對電源的高效率需求，各產業(yè)迫切希望技術進步推動能源供應性能提升。

與此相對應的一個變化是關鍵性的半導體和器件已經出現(xiàn)了明顯的國產化率迅速提升的趨勢。寬禁帶半導體材料（如氮化鎵、碳化硅）的應用顯著降低了開關損耗，同時數(shù)字控制技術的引入實現(xiàn)了精準調壓與動態(tài)響應，進一步提高了電源的性能和可靠性。

常州云鎵半導體公司作為新興國產寬禁帶半導體公司也推出了一系列E mode GaN功率器件，見下圖所示：

圖1、常州云鎵半導體公司的650V/700V E mode GaN產品系列（部分）

2、4.5kW對稱半橋LLC諧振變換器評估板項目

應客戶的需求，云鎵半導體結合公司的產品安排了本次評估板項目的開發(fā)。為了在提升效率的基礎上，盡量減少項目難度，本次項目采用了對稱半橋LLC諧振變換器拓撲，如下圖所示：

圖2、對稱半橋LLC諧振變換器拓撲及同步整流設計方案

對于LLC諧振變換器來說，其零電壓開關（ZVS）技術，能大幅降低開關損耗，實現(xiàn)高效電能轉換。通常來說可以實現(xiàn)94%以上的效率，部分產品甚至突破了98%的效率大關。

通常來說，提升LLC效率的主要措施是：

選擇合中的工作頻率-影響功率半導體的開關損耗和磁性器件的鐵損

設計合格的諧振參數(shù)-影響諧振電感、諧振電容和勵磁電感等諧振參數(shù)

采取合理的控制策略-影響電源工作狀態(tài)，影響工作效率

引入合適的功率器件-影響開關損耗、影響導通損耗

那么，可否對目前的功率半導體定一個小目標，SJ Mosfet、IGBT、SiC Mosfet和GaN哪一種能夠幫助LLC實現(xiàn)99%以上的效率呢？

功率半導體的損耗一般分為開關損耗和導通損耗兩部分，見下圖所示：

圖3、功率半導體的開關過程及其主要損耗

LLC工作在ZVS模式，其開通損耗(Turn-on Loss)可以忽略不計，如果能夠盡量減少關斷損耗(Turn-off Loss)，就可以有效提升整機的效率。作為GaN器件設計公司，云鎵半導體的主要策略是應用E mode GaN，利用GaN器件開關損耗低的特點，減小LLC的開關損耗。

云鎵半導體公司的4.5kW LLC評估板如下圖所示：

圖4、4.5kW LLC評估板及其主要組成部分

云鎵半導體公司采用的E mode GaN的主要性能參數(shù)見下圖：

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圖5、CG65030TBD的封裝及主要性能參數(shù)

E mode GaN作為常關型功率半導體，高頻性能優(yōu)越，開關損耗低，無反向恢復電荷，無寄生續(xù)流二極管?？梢宰畲笙薅葴p少損耗并降低EMI騷擾。

3.測試結果及效率曲線

測試平臺如下圖所示：

部分測試波形和數(shù)據(jù)如下表所示：