March 26, 2025
在过去十年里，氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN high-electron-mobility transistors, GaN HEMTs）凭借着材料性能优势，被广泛用于多种应用领域，包括消费电子、功率电源模块和逆变器。然而，由于器件表面和缓冲层陷阱对于二维电子气（2DEG）捕获的影响，这些基于GaN的功率器件持续面临着动态电阻衰退的问题，这给基于GaN器件的电源设计和导通损耗评估带来了严峻的挑战。 另外，GaN器件在变换器工作过程中，由于器件本身的自发热现象，器件往往会处于较高的结温，高温同样会影响到2DEG中电子被捕获的情况，因此，也应该对高温下GaN器件的动态电阻进行评估。 （a）初始状态下，器件的表面及缓冲层中存在陷阱 （b）高压偏置状态下，2DEG中的电子被表面及缓冲层中的陷阱捕获 （c）器件导通后，被捕获的电子逐渐释放回到2DEG中，器件的电阻逐渐恢复到静态值 图1 器件表面及缓冲层中陷阱对于2DEG中电子的捕获与释放 ZJU-PMIC团队围绕GaN器件高温动态电阻评估的主题，搭建了适用于多组双脉冲测试评估方法的GaN器件高温测试平台，针对高压GaN器件在不同结温下的动态电阻进行了评估。其中，加热方案如图2所示，采用具有温度反馈系统的陶瓷加热片，对于器件进行加热；热量通过导热的硅胶垫片，传导到待测器件，并使器件的壳温维持稳定；参考热阻模型，最终推算得到器件结温。 图2 加热方案 测试平台与测试方法 针对GaN器件的高温动态电阻评估，采用兼容第一象限硬开通与软开通的多功能测试电路，并设计钳位电路，实现对于GaN器件导通电压在成本较低情况下的准确测量。针对测试电路的工作原理，可以参考已发表的论文。[1] 图3 测试平台 目前已有研究采用双脉冲或者多脉冲的测试方法对不同结温下的动态电阻进行了评估。然而，双脉冲测试无法反映出器件在连续稳定工作模态下的性能，存在一定的限制。针对多脉冲测试，在连续脉冲中，待测器件由于损耗而引发的热量将会累积，即使是几十微秒的短暂时间，其结温事实上也会迅速增高。通过仿真软件，在100us左右的时间内，器件的结温上升了10℃，这会导致器件的导通电阻上升10%左右，如图4所示，这不利于单独表征器件动态电阻衰退效应的影响；另外，由于器件各部分热阻难以直接获取，而且不同器件的热阻往往存在差异，也难以借助热阻模型，通过反馈调节的手段来控制器件结温。. 图4 器件多脉冲测试热仿真结果 多脉冲硬开关测试的情况下，器件结温上升了10℃（左）；器件在结温上升10℃的情况下，导通电阻上升了约10%（右） 为此，采用多组双脉冲的测试方法，在相邻两组双脉冲之间添加较长的时间间隔，用于散热，避免双脉冲测试本身局限性的同时，也避免了多脉冲测试导致的结温上升，对于测试结果产生影响。 图5 多组双脉冲测试方法（相邻的双脉冲之间存在较长的时间间隔tstress，用于散热） 实验结果 ZJU-PMIC团队针对两款不同结构器件不同结温下的动态电阻进行评估，两款器件的主要参数见表1。 表1 两款待测器件 Parameters Device A Device B Voltage/Current Rating 600V/31A 700V/17A Static RON 55mΩ 106mΩ Technology HD-GIT p-GaN gate 在VDS=400V，Ipeak=70%IMAX，tstress=100ms的条件下，对于两款GaN器件不同结温下的动态电阻进行评估，测试结果如图6所示。 图6 不同结构器件多组双脉冲测试结果 取器件测试稳定后的结果，可以绘制得到器件动态电阻随结温变化曲线，如图7所示。在VDS=400V，Ipeak=70%IMAX，tstress=100ms的条件下，针对HD-GIT器件，无论软硬开关情况下，归一化动态电阻均在结温125℃左右存在谷底值；针对p-GaN Gate型器件，归一化动态电阻随结温总体成上升趋势。在VDS=100V，Ipeak=70%IMAX，tstress=100ms的条件下，两款器件稳定状态下的归一化动态电阻均随结温的升高而有上升趋势，而且结温在150℃时，两款器件的动态电阻均存在较大数值，达到了2倍以上。 高压GaN器件在低压高温的情况下，动态电阻数值较大。GaN器件运行在这些工况下时，器件的动态电阻对于器件的损耗评估以及器件安全工作边界会存在更为明显的影响。因此，高压GaN器件在实际应用过程中，应给予动态电阻更多的关注。 图7 不同结构器件在不同VDS下动态电阻测试结果 [1] Z. Xie, X. Wu, Z. Dong, J. Sun, K. Sheng, and K. J. Chen, “Dynamic On-Resistance Characterization of GaN Power HEMTs Under Forward/Reverse Conduction Using Multigroup Double Pulse Test,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 39, no. 2, pp. 1963–1967, Feb. 2024
March 6, 2025
PMIC的各位会员：由于PMIC网站（pmic.zju.edu.cn）安全更新维护，将于3月7日起暂停访问，预计3月14日恢复正常访问。期间给大家造成的不便，敬请谅解！
February 28, 2025
2025年2月28日，联盟会员单位英飞凌Gerald Deboy博士等一行来访浙江大学玉泉校区电源管理技术创新联盟实验室并参加技术研讨会。聚焦宽禁带器件及应用的前沿技术与趋势，双方开展热烈深入的交流。 ZJU-PMIC团队吴新科教授、闫海东研究员与十余位研究生向英飞凌代表介绍课题组在宽禁带器件表征、自10KV至板载全链条服务器供电应用的高效高密度AC-DC和DC-DC电源变换技术及代表性成果。其中多电平拓扑设计及多相并联交错模块等课题引发嘉宾高度关注。 英飞凌专家Deboy博士带来了一场关于新型AI供电架构的精彩报告，深入解析了英飞凌在400V碳化硅（SiC）器件领域的最新突破。他重点介绍了基于SiC的三电平变换器研发成果，展示了其在效率和功率密度方面的卓越表现，为高功率应用场景提供了更优解决方案。 在本次交流活动中，Deboy博士围绕第三代半导体技术所作的专题报告，为ZJU-PMIC团队学生提供了深刻洞见，不仅拓宽了学生在功率半导体器件层面的学术视野，更深化了其对“器件-应用-系统”协同的理解。 此次交流不仅实现了企业尖端技术资源与高校学术前沿的深度对接，更以实际案例印证了“学术理论驱动产业突破、产业需求反哺科研方向”的双向赋能模式，为后续双方在高效电源架构、高密度功率模块等领域的持续合作与交流奠定了扎实根基，为探索共同创新贡献合力。
December 26, 2024
2024年12月23日，浙江大学杭州国际科创中心电源管理技术创新联盟（简称“联盟”）2024年冬季研讨会在杭圆满落幕。 会议由浙江大学张军明教授、邵帅副教授、陈烨楠百人研究员共同主持。 此次会议包含1场特邀专题报告、8场联盟课题报告及样机海报展示环节。来自台达、小米、阳光电源、安克创新、英飞凌、中兴、长城电源等30余家会员企业的技术代表齐聚一堂，针对联盟课题进展以及行业未来解决方案和发展趋势展开深度交流。 吴新科教授开场作联盟年度总结报告，包括联盟2024年运行建设情况与2025年的亮点课题等。联盟在本年度工作中增强与会员线上线下的沟通交流，进一步赋能联盟技术委员会的指导作用，推动联盟与会员单位的紧密合作。 本次会议邀请哈尔滨工业大学管乐诗教授作《基于全谐振逆变电路的射频电源系统初探》主题报告，对超高频逆变系统面临的宽输出功率和动态变化负载的挑战与解决方案进行探讨。 8场课题报告囊括了应用于服务器系统及XPU供电、新能源车、储能电源等多领域的前沿课题研究。报告涵盖飞跨电容多电平PFC控制、高效高密度RDCX、元胞化LLC、混合开关电容变换器、串联中压直流变压器共模干扰抑制、高降压比单电芯DCX等多个应用研究课题及GaN高温动态电阻评估等新型功率器件表征课题。 报告内容丰富，精彩纷呈，现场讨论气氛热烈，多位参会代表对课题报告提出宝贵建议。 本次研讨会设置样机与海报展示环节，联盟近三十位研究生介绍课题工作并展示课题样机，如10MHz非隔离48V/12V DCX变换器、四元胞 MHz 级380V/12V DCX 变换器等，企业代表与课题研究人员充分交流。 研讨会报告PPT及视频回放已上传至【联盟网站（pmic.zju.edu.cn）】【联盟研讨】-【2024年冬季研讨会（电子版）】中，供会员单位查看。
October 21, 2024
2024年10月15日，浙江大学杭州国际科创中心电源管理技术创新联盟（PMIC）主任吴新科教授带领团队访问会员企业无锡硅动力，深入了解该企业最新技术成果——数字反激拓扑平台（Digital Flyback Platform, 简称DFP）及其研发的数模混合反激芯片SP98XX系列产品。 交流环节 交流会上，硅动力董事长黄飞明热烈欢迎吴教授及联盟团队的到来。随后，公司研发团队详细介绍了公司的发展历程、各产品线Roadmap、主要研发产品和未来规划，其中着重讲解了硅动力基于DFP平台设计的数模混合反激芯片SP9800的优异性能。该芯片通过将关键模拟信号数字化并结合综合逻辑运算处理，适应多元工况，具备复杂功能，尤其适用于高功率密度和多电压电流的消费类快充电源方案中。 SP9800芯片结合了基于状态机的数字核心和高低压工艺的模拟外设，采用输出电流计算和专利的谷底锁定控制策略，在保证全范围工况下效率和纹波满足规范的同时，可将输入400V电容容值降低至额定功率的最低0.8倍，电容体积比常规方案缩小30%，突破了目前业界已知方案的极限。芯片还支持灵活配置的CC/CV/CP曲线和多达17种保护故障码上报功能，有助于缩短电源研发周期。会上展示的65W Demo仅使用两颗33uF/400V电容，90Vac满载效率达到92.1%，整机功率密度高达2.7W/cm3。 吴教授对此表示高度肯定，新的数字化平台将极大助力业界压缩65W充电器体积，进一步提高功率密度；相较于传统模拟技术，DFP的数字化电源平台将在65W-150W的中大功率段充电器方案开发与落地中更加高效。 参观环节 会议后，硅动力研发团队带领吴教授等人参观了公司实验室，深入了解DFP的研发过程，包括测试设备、操作规范、设计流程和可靠性验证等。 在当今科技飞速发展的时代，电源管理技术在多个领域中至关重要。此次拜访不仅加深了PMIC对硅动力在技术方面的了解，也为双方在大功率高效高密度适配器等方向的优势互补与深入合作奠定了基础，共同推进行业技术进步。
October 14, 2024
On September 2 and 19, 2024, technical experts from Lite-On Technology visited the ZJU-PMIC Application Testing Laboratory. During the visit, the ZJU-PMIC team showcased several of their representative achievements. Both sides engaged in discussions, particularly focusing on ZJU-PMIC’s MHz cellular 380V-12V DCX technology, and shared insights on the team’s experiences in advancing towards higher efficiency and higher power density in power electronics. Both engaged in a thorough and in-depth discussion regarding the increasingly stringent power density requirements for servers, current development bottlenecks, and future outlooks. Each side expressed their views, contributing to a comprehensive exchange of ideas on these critical topics. ZJU-PMIC introduced its new open and membership-based university-industry collaboration model. The alliance has established a non-profit, win-win cooperative ecosystem, focusing on core technologies for future information power systems, energy storage power systems, and new energy vehicle power systems. It conducts systematic and forward-looking collaborative research between industry, academia, and […]
October 12, 2024
Led by Zhejiang University and the Zhejiang University Hangzhou International Science and Technology Innovation Center, and following the CASAS standard development process, two group standards, T/CASAS 034—2024 “Dynamic on-resistance test method for GaN high electron mobilitytransistor (HEMT) in zero-voltage-switching-on circuits” and T/CASAS 035—2024 “Dynamic on-resistance test method for GaN high electron mobility transistor (HEMT) in third quadrant conduction mode” were officially released to the industry on September 30, 2024. These standards were developed through standard drafting group meetings, extensive solicitation of opinions, and voting on committee drafts. T/CASAS 034—2024 “Dynamic on-resistance test method for GaN high electron mobilitytransistor (HEMT) in zero-voltage-switching-on circuits” describes the testing method for measuring the dynamic on-resistance of Gallium Nitride High Electron Mobility Transistors (GaN HEMT) in zero-voltage soft-switching circuits. This standard is applicable to a variety of work scenarios, including the production and development, characterization, mass production testing, reliability assessment, and application evaluation of GaN […]
September 4, 2024
PCIM Exhibition Exchange On August 28, 2024, the Zhejiang University Hangzhou International Science and Technology Innovation Center Power Management Technology Innovation Alliance (ZJU-PMIC) participated in the PCIM Asia Shenzhen International Exhibition for Power Components, Renewable Energy Management. The alliance engaged in extensive technical exchanges with companies specializing in power semiconductor components and modules, electromagnetic and magnetic materials, advanced testing equipment, and system-level enterprises from various fields. These interactions provided a comprehensive understanding of the latest trends in the upstream and downstream sectors of the power electronics industry. Member Company Visits In August 2024, ZJU-PMIC visited several member companies, including Shenzhen Santek New Materials Co., Ltd., Dongguan Mentech Optical & Magnetic Co., Ltd., and Shenzhen Invt Electric Co., Ltd. Professor Wu, along with his research team, visited Santek New Materials Co., Ltd., where they held a productive discussion on the innovative applications of magnetic materials in the field of power electronics. […]
August 23, 2024
On August 19, 2024, the 2024 Autumn Seminar of the Zhejiang University Hangzhou International Science and Technology Innovation Center Power Management Technology Innovation Alliance (ZJU-PMIC) successfully concluded in Hangzhou. The seminar was co-chaired by Professor Wu Xinke, Associate Professor Shao Shuai, Researcher Chen Yenan, and Researcher Dong Zezheng from Zhejiang University. The event was attended by Professor Zhang Junming from Zhejiang University, along with Professor Xue Lingxiao and Associate Researcher Yan Haidong from Tianjin University, both of whom delivered insightful presentations. The seminar featured one keynote report, seven alliance project reports, and a graduate salon poster session. Technical representatives from over 30 member companies, including Delta, Xiaomi, Sungrow, Anker Innovations, Infineon, ZTE, and Great Wall Power, gathered to discuss the progress of alliance projects, core technical challenges in research, and future industry solutions and development trends. The in-depth exchanges fostered collaboration and promoted a deeper understanding of the cutting-edge technologies […]
July 30, 2024
On July 14, 2024, technical experts from Beijing Volkswagen visited the Power Management Innovation Consortium (ZJU-PMIC) of the Hangzhou International Science and Technology Innovation Center, Zhejiang University. They toured the ZJU-PMIC application testing laboratory and learned about the progress and achievements of current research projects. At the same time, the two sides held in-depth discussions on novel packaging architectures for SiC power devices, engaged in lively discussions on PMIC’s achievements in low-temperature sintered silver/copper materials and their packaging integration, and conducted in-depth exchanges on the challenges currently faced in this area. On July 16, 2024, technical representatives from Sanan Integration visited the ZJU-PMIC application testing laboratory and presented their latest research achievements, including a gallium nitride three-dimensional integrated motor drive power module, a low common-mode noise cellular RDCX for vehicle chargers, and a three-phase MISN converter based on GaN devices. The ZJU-PMIC team and the technical experts focused their exchange […]
