开关损耗创新

为了获得出色的器件性能和 FoM，对半导体技术进行投资显然是必要的。这可能包括用于改进现有技术的创新，或者开发本质上性能更好的新材料，例如用于更高电压开关应用的氮化镓 (GaN) 技术。

图 7 比较了使用德州仪器 (TI) 的不同电源处理技术的 3.3V 至 1.8V 降压转换器。TPS54319 采用 TI 以前的电源处理节点，而 TPS62088 采用 TI 的新电源处理节点，其具有更低的 RQ FoM。如效率曲线所示，与以 2MHz 频率进行开关的 TPS54319 相比，TPS62088 能够以 4MHz 频率进行开关，同时保持几乎相同的效率。这可以使外部电感器的尺寸减半。此外，由于 TI 的新型电源处理节点还可以显著降低 R_SP，因此整体封装尺寸从 4mm² 下降到了 0.96mm²。尽管从功率密度的角度来看，这种尺寸减小非常具有吸引力，但它也带来了与温升有关的挑战，我们将在下一部分中讨论这一问题。

TPS54319 的开关频率为 2MHz，并采用 TI 以前的电源处理节点，而 TPS62088 的开关频率为 4MHz，采用 TI 的新电源处理节点，并具有改进的开关 FoM。

GaN 集独特的零反向恢复、低输出电荷和高压摆率于一体，实现了新的图腾柱拓扑，例如无桥功率因数校正。这些拓扑具有硅 MOSFET 无法实现的更高效率和功率密度。图 8 比较了 TI 的 GaN 技术在 600V 电压下与业界出色的碳化硅 (SiC) 和超结硅器件。TI GaN 技术可显著降低损耗，从而实现更高的频率。