充電器，已經(jīng)成為每個(gè)人的生活必需品。充電器的結(jié)構(gòu)是否緊湊，能否提供更高的功率和更短的充電時(shí)間，對(duì)消費(fèi)電子企業(yè)和消費(fèi)者都非常重要，在這種背景下，讓氮化鎵已成為電源適配器和充電器的首選技術(shù)。
談到氮化鎵技術(shù)，必須要從納微半導(dǎo)體聊起，納微半導(dǎo)體是一家氮化鎵功率芯片公司，是世界上唯一一家將氮化鎵器件、驅(qū)動(dòng)、控制和保護(hù)功能集成在一顆芯片中，降低氮化鎵應(yīng)用門檻的半導(dǎo)體公司。今年9月，納微半導(dǎo)體正式發(fā)布了NV624X 半橋氮化鎵功率芯片，它采用了由納微半導(dǎo)體在2021年11月推出的GaNSense技術(shù)。 納微GaNSense技術(shù)有何厲害之處？該技術(shù)可減少25%的能量損耗，從而實(shí)現(xiàn)更小、更輕、更快的充電性能，獲得更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，GaNSense從檢測(cè)到保護(hù)僅需30納秒，比傳統(tǒng)分立式氮化鎵方案快了6倍，實(shí)現(xiàn)了前所未有的自動(dòng)保護(hù)。能夠獲得這些最強(qiáng)性能，得從一項(xiàng)核心技術(shù)說起，無損電流感測(cè)。 何為無損電流感測(cè)？下圖為納微官網(wǎng)給出的資料中所展示的現(xiàn)有電流感測(cè)與納微無損電流感測(cè)的對(duì)比圖。 圖1 圖片來源于納微官網(wǎng)手冊(cè)《AN018：新型采用GaNSense™ 技術(shù)的GaNFast™ 系列半橋功率芯片》 在檢測(cè)下管流經(jīng)的周期電流時(shí)，圖中左側(cè)的現(xiàn)有技術(shù)需要在下管的源極連接和PGND之間放置一個(gè)外部電流檢測(cè)電阻Rcs。使用外部電流檢測(cè)電阻會(huì)增加系統(tǒng)導(dǎo)通損耗，在PCB上產(chǎn)生熱點(diǎn)，并降低整體系統(tǒng)效率。而納微通過集成在GaN芯片CS處的無損電流感測(cè)技術(shù)，避免了較大的檢測(cè)電阻。 納微的GaNSense無損電流感測(cè)技術(shù)是否有專利，布局情況如何呢？截至目前為止，納微半導(dǎo)體早在2018年11月14日，就開始圍繞該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行專利了布局，已布局了7件專利，這7件專利屬于同族，其中4件已經(jīng)拿到專利授權(quán)，而且這些專利布局在了美國(guó)、中國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣，（TWI748284B、US10666147B1、US11251709B2、US10931200B2、CN111193395A、TW202209787A、US20220231606A1）。 以下就基于中國(guó)同族專利CN111193395A來對(duì)納微的GaNSense無損電流感測(cè)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。圖2為該專利中電流檢測(cè)FET 4000的示意圖，根據(jù)專利中的記載，該電流檢測(cè)FET可以連接在半橋式功率轉(zhuǎn)換電路中，從而完成對(duì)上橋或下橋的電流檢測(cè)。其中包括主FET 4010、檢測(cè)FET 4020和感測(cè)電阻器4030，具體連接方式如圖中所示，通過柵極G處來控制主FET 4010和檢測(cè)FET 4020的開關(guān)，通過輸出節(jié)點(diǎn)DET處對(duì)電流進(jìn)行檢測(cè)。 圖2 在專利中，其進(jìn)一步限定了電阻器4030的電阻值需要足夠低，使得當(dāng)主FET 4010和檢測(cè)FET 4020均傳導(dǎo)時(shí)，通過主FET 4010的電流與通過檢測(cè)FET 4020的電流的比率大體上等于主FET 4010的寬度除以長(zhǎng)度與檢測(cè)FET 4020的寬度除以長(zhǎng)度的比率（核心發(fā)明點(diǎn)之一）。 在具體實(shí)施例中，主FET 4010的寬度除以長(zhǎng)度是檢測(cè)FET 4020的寬度除以長(zhǎng)度的約5、約10、約25等倍數(shù)，使得流經(jīng)主FET 4010的電流更大。通過這種分流的方式，可以將電流檢測(cè)的損耗降低到很小。 圖3中展示了專利中電流檢測(cè)FET的整體控制結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)其轉(zhuǎn)換器的控制方案，控制器4650控制電流檢測(cè)FET 4620導(dǎo)通，在一段時(shí)間后，如果節(jié)點(diǎn)AVI處的電壓已增加到閾值以上，控制器4650控制電流檢測(cè)FET 4620關(guān)斷，即，電流檢測(cè)FET 4620傳導(dǎo)的電流大于閾值時(shí)，控制器4650控制其關(guān)斷，防止過流。 圖3 以上就是納微關(guān)于GaNSense無損電流感測(cè)技術(shù)的主要方案內(nèi)容，另外，值得一提的是，在這7件同族專利中，CN111193395A、US10666147B1、TWI748284B這三件專利并未在權(quán)利要求中限定上述電路只能應(yīng)用在基于氮化鎵的芯片上，因此其專利保護(hù)范圍較大，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手有較強(qiáng)的限制。 納微半導(dǎo)體去年發(fā)布的核心技術(shù)，早在4年前申請(qǐng)的專利中就能看到蹤跡，因此，想了解一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，或競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的動(dòng)態(tài)，從專利入手不失為一個(gè)好的情報(bào)獲取方式。 作者簡(jiǎn)介：
龐濱洋，超凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)檢索分析師，具有7年知識(shí)產(chǎn)權(quán)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，擅長(zhǎng)集成電路領(lǐng)域的專利檢索與分析。
（來源：超凡知識(shí)產(chǎn)權(quán) 第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟）
