英飞凌RIC70115集成栅极驱动调节提升航天GaN可靠性

2026-11-05 18:03 本站编辑部来源：海外媒体

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核心导读英飞凌 HiRel 推出抗辐射单通道 GaN 栅极驱动器 RIC70115，集成 LDO，可从 4.75 V 至 15 V 输入生成 4.8 V 驱动电压，减少外部器件，提升航天电源系统效率、功率密度与可靠性。

随着氮化镓（GaN）技术在航天电源系统中日益普及，设计人员正在利用其固有特性实现更高效率、更快开关速度和更高功率密度。这些优势有助于设计人员满足现代卫星平台不断增长的需求。

尽管 GaN 器件是许多现代电源架构的核心，但要充分发挥其效率和开关性能，取决于控制它们的栅极驱动器。英飞凌 HiRel 新推出的抗辐射单通道 GaN 栅极驱动器，可为 GaN 器件提供所需的精确驱动条件。该器件专为极端环境应用设计，集成低压差线性稳压器（LDO）。该 LDO 简化了栅极驱动实现，同时提供经过精确调节、适合 GaN 工作的电压，并降低整体物料清单（BOM）。

GaN 性能从栅极驱动器开始

GaN 的开关优势源于器件特性，例如低栅极电荷、较低输出电容和快速转换时间。这些特性可实现更低开关损耗，并支持比传统硅（Si）MOSFET 技术更高的工作频率。

设计人员必须提供稳定且可控的栅极驱动电压，以实现最佳开关行为。即使栅极电压出现相对较小的变化，也可能影响开关损耗、功率级效率、电磁干扰（EMI）、器件应力和长期可靠性。GaN 器件在开关时具有极高的电压变化率（dv/dt）。因此，在各种工作条件下，保持稳定且受控良好的栅极驱动电压，对于可预期的系统性能至关重要。

提升驱动一致性

传统上，设计人员使用外部稳压器、偏置电路或专用辅助电源生成栅极驱动供电轨。这些方法虽然有效，但会增加元器件数量、占用电路板面积，并带来与调节精度、启动行为和电源时序相关的额外设计考量。在航天系统中，每一个额外元器件都会增加设计复杂度，也可能推高认证和测试成本、增加重量并延长开发周期。英飞凌 HiRel 新推出的 RIC70115 栅极驱动器通过多项集成功能简化了这一架构，例如集成 LDO 可从 4.75 V 至 15 V 输入电压生成精确调节的 4.8 V 栅极驱动供电轨。

通过在内部调节栅极驱动供电，RIC70115 有助于确保 GaN 晶体管获得一致的驱动电压，即使在正常运行期间上游供电轨发生变化也是如此。这一做法与应用笔记中的建议直接一致；该应用笔记强调，必须保持严格受控的栅极驱动条件，以支持 GaN HEMT 在航天环境中高效可靠地工作。更进一步的是，提供这一经过调节的驱动电压无需额外外部元器件，有助于客户满足其尺寸、重量、功耗和成本（SWaP-C）需求。对于开发周期紧张的航天项目而言，这种设计复杂度的降低有助于加快认证工作并降低实施风险。

降低设计复杂度

航天电源系统带来的独特挑战超过地面应用中遇到的问题。每一个额外元器件都会引入潜在可靠性考量，增加 PCB 面积需求，并影响认证和系统级验证工作。

RIC70115 内置的集成 LDO 无需为栅极驱动器单独配置偏置稳压器。这带来了更精简的电源架构，支持业界持续追求更小尺寸、更轻重量和更低功耗（SWaP）优势。通过将栅极驱动调节集成在栅极驱动器本身内部，设计人员可以减少元器件数量，而不牺牲高性能 GaN 工作所需的精度。

推动 GaN 可靠应用

随着设计人员从硅转向 GaN，能够在不牺牲性能的情况下简化实施的解决方案脱颖而出。

RIC70115 正是如此。凭借高速栅极驱动和集成电压调节，该器件有助于优化 GaN 工作。设计人员无需开发和验证单独的调节式栅极驱动电源，而是可以依靠该器件在栅极驱动器架构内直接提供受控且一致的偏置环境。这种集成方式有助于降低设计复杂度，同时实现效率、开关速度和功率密度优势，推动 GaN 在下一代卫星电源系统中的应用。

可使用英飞凌 HiRel 配套评估板 RIC70115EVAL1 评估 RIC70115。该评估板预装了两颗 RIC70115 栅极驱动器集成电路和两颗采用半桥配置的 IG1NT052N10R GaN HEMT，突出展示了 RIC70115 在高端和低端配置下工作的能力。