瑞萨发表650V双向GaN开关 适用太阳能逆变器、AI数据中心

瑞萨发表首款650V双向GaN开关，适用于太阳能逆变器、AI数据中心等应用。瑞萨

全球领先半导体解决方案供应商瑞萨电子2026年3月23日发布业界首款采用耗尽型（d-mode）GaN技术的双向开关TP65B110HRU。此开关元件可在单一装置中可阻断正负电流，并整合了直流阻断功能。

TP65B110HRU是一款高压开关，目标应用领域包括单级太阳能微型逆变器、人工智能数据中心和电动车充电器。可显着简化电源转换器的设计， 并以单一低损耗、快速开关、易于驱动的装置取代了传统的背靠背FET开关。

单级拓朴结构提升效率减少元件数量

目前的高功率转换设计采用单向矽或碳化矽（SiC）开关，这些开关在关断状态下仅阻断一个方向的电流。因此，功率转换必须分多级进行，并使用多个开关桥电路。例如，典型的太阳能微型逆变器使用四开关全桥电路，进行第一级DC to DC的转换，然后透过第二级产生最终的交流输出并连接到电网。尽管电子产业正朝着更有效率的单级转换器发展，但工程师仍必须克服开关固有的限制。目前许多单级设计采用背对背的传统单向开关，导致开关数量增加四倍，效率降低。

双向氮化镓彻底改变了这个格局。透过在单一氮化镓产品上整合双向阻断功能，即可在单级电路中实现功率转换，且所需的开关元件数量更少。例如，典型的太阳能微型逆变器仅需两个瑞萨的SuperGaN高压双向元件，从而省去了中间的直流链电容器，并将开关元件数量减少了一半。

此外，氮化镓产品具有开关速度快、存储电荷低的优点，可实现更高的开关频率和高的功率密度。在实际的单级太阳能微型逆变器应用中，这种新型氮化镓架构无需背对背连接和低速矽开关，即可实现超过97.5%的转换效率。

具强劲效能和可靠性并兼容于矽驱动器

瑞萨成熟可靠的650V SuperGaN装置基于独有的常闭型技术，驱动简单且高度可靠。 TP65B110HRU将高压双向d-mode GaN芯片与两个低压矽MOSFET封装在一起，具有高阈值电压（Vth=3V）、高闸耐压裕量（±20V）和内建体二极管（body diodes），可实现高效反向导通。与增强型（e-mode）双向GaN元件相比，瑞萨的双向GaN开关无需负闸极偏压且兼容于标准闸极驱动器。

这意味着更简单、成本更低的闸极回路设计，以及在软开关和硬开关操作下快速稳定的开关且不会损耗效能。需要硬开关的功率转换拓扑，例如维也纳式（Vienna-style）整流器，可受益于其>100 V/ns的高dv/dt能力，在开关转换期间最大限度地减低振铃并缩短延迟。瑞萨的GaN元件可实现真正的双向开关，具有高稳健性、高效能和易用性。

Rohan Samsi, Vice President, GaN Business Division at Renesas表示：「将我们的SuperGaN技术扩展到双向GaN平台，标志着电源转换设计规范的重大转变。客户现在可以用更少的开关元件实现更高的效率，缩小PCB面积，并降低系统成本。同时，亦可利用瑞萨在闸极驱动器、控制器和电源管理进行系统级整合以加速开发。」

TP65B110HRU具备±650V连续峰值交流与直流额定电压，并可承受±800V瞬态电压，同时提供2kV人体模型静电放电防护等级（HBM与CDM）。其典型导通电阻（R_SS,ON）为110mΩ（@25℃），闸极临界电压（Vgs(th)）约为3V，且无需负电压驱动，并支持±20V的Vgs耐压。此外，元件具备超过100 V/ns的dv/dt抗扰能力，续流二极管压降为1.8V（VSS，FW），并采用TOLT顶部冷却封装与业界标准脚位设计。