瑞萨电子公司作为全球领先的先进半导体解决方案供应商，近日发布了业界首款基于耗尽型（d-mode）氮化镓（GaN）技术的双向开关。该器件集成了直流阻断功能，可在单一设备中同时阻断正负电流。产品主要针对单级太阳能微型逆变器、人工智能数据中心以及车载充电机应用。这款高压型号 TP65B110HRU 大幅简化了功率转换器设计，用单个低损耗、快速切换且易于驱动的设备取代了传统的背靠背 FET 开关。
单级拓扑提升效率，减少元件数量。当前的高功率转换设计通常采用单向硅或碳化硅（SiC）开关，这些开关在关断状态下仅能阻断单一方向的电流。因此，功率转换必须划分为多个阶段，包含多个开关桥式电路。例如，典型的太阳能微型逆变器使用四开关全桥进行第一级直流至直流转换，随后通过第二级产生最终输出至电网的交流电。尽管电子行业正朝着更高效的单级转换器发展，但工程师仍需克服固有的开关限制。目前许多单级设计仍采用传统单向背靠背开关，导致开关数量增加四倍且效率降低。双向 GaN 技术彻底改变了这一局面。通过在单个 GaN 产品上集成双向阻断功能，功率转换可实现单级化并使用更少的开关器件。以典型太阳能微型逆变器为例，仅需两颗高压瑞萨 SuperGaN® 双向器件即可，无需中间直流链路电容，开关数量减半。此外，GaN 产品具有切换速度快、存储电荷低的特点，支持更高的开关频率和功率密度。在实际的单级太阳能微型逆变器应用中，新型 GaN 架构在消除背靠背连接和慢速硅开关后，实现了超过 97.5% 的功率效率。
结合稳健性能与可靠性及硅兼容驱动器。瑞萨经过市场验证的 650V SuperGaN 器件基于专有常关技术，驱动简单且高度稳健。TP65B110HRU 将高压双向 d-mode GaN 芯片与两个低电压硅 MOSFET 共封装，后者具有 3V 高阈值电压、±20V 高栅极裕量及用于高效反向导通的内置体二极管。与传统增强型（e-mode）双向 GaN 器件相比，瑞萨双向 GaN 开关兼容无需负栅极偏置的标准栅极驱动器。这带来了更简单、低成本的栅极环路设计，并在软开关和硬开关操作中实现快速稳定切换，且无性能损失。对于需要硬开关的功率转换拓扑（如维也纳式整流器），其大于 100 V/ns 的高 dv/dt 能力可减少振铃并缩短开关过渡期间的延迟。瑞萨 GaN 器件实现了真正的高稳健性、高性能且易于使用的双向切换。
“将我们的 SuperGaN 技术扩展到双向 GaN 平台，标志着功率转换设计规范的重大转变，”瑞萨电子 GaN 业务部副总裁罗罕·桑西表示，“客户现在可以使用更少的开关组件实现更高的效率、更小的 PCB 面积和更低的系统成本。同时，通过利用瑞萨与栅极驱动器、控制器和电源管理 IC 的系统级集成，他们可以加速设计进程。”
TP65B110HRU 的关键特性：
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202603/25/50020494.html
