为了加速电动车（EV）技术导入，满足消费者对续航里程、充电时间与性价比的要求，全球汽车大厂在研发上需要更高的电池容量、更快的充电性能，同时尽可能降低或维持设计尺寸、重量或元件成本。透过EV车载充电器（OBC），家用、公用或商用充电站可以直接以AC电源为电池充电。这项技术目前也正快速发展。

德州仪器Ramanan Natarajan指出，为提高充电率，OBC的额定功率已从3.6kW提升至22kW，不过设计人员也必须思考如何在不影响续航里程的前提下，将OBC与电动车既有机械系统整合。业界的另一趋势，是将现今OBC低於2kW/L的功率密度逐步提高至4kW/L。

OBC是一种开关式功率转换器，主要由变压器、电感器、滤波器、电容器等被动元件与散热器组成。提高开关频率能减少被动元件的尺寸，但金氧半场效应电晶体（MOSFETs）、绝缘栅双极电晶体等开关元件的功耗也会随之提高。

元件尺寸缩小後，能用於排热的表面积也减少，因此必须进一步降低功耗，才能维持元件温度不变。达成高功率密度需要同步提升开关频率与效率，这是过去矽基功率元件无法克服的难题。

Ramanan Natarajan解释，追求提高开关速度（元件端点之间电压与电流的变化速度）的同时，必须减少开关能量损耗，否则实际最大频率将会受限。采用低电感电路布局设计、端点间寄生电容低的功率元件，将是未来的研发方向。

氮化??（GaN）、碳化矽（SiC）等宽能隙功率半导体具有优良的物理特性，使用此类材料开发的功率元件，能实现极低的电容以及理想的导通电阻。相同晶粒体积下，MOSFET有较高的崩溃电压值，氮化??的崩溃临界电场高於矽的10倍，电子迁移率也比矽高出33%，具有低导通电阻与低电容的双重优点。因此，与矽元件相比，氮化??与碳化矽FETs能在更高的开关速度下运作，且功率损耗更低。

运用氮化??的特性，设计人员能在更高的开关频率上达成高效率。额定电压为650V的GaN FETs能支援高达10kW的应用，例如伺服器AC/DC电源、EV高电压DC/DC转换器与OBC（平行堆叠达到22kW）。高达1.2kV等级的高载流能力碳化矽元件，则适用於EV牵引逆变器与大型三相电网转换器。

此外，高频设计也是另一挑战。一般而言，开关数百伏特时，上升与下降时间为10ns，因此在设计上须特别谨慎，避免寄生杂散电感效应。这方面，FETs与驱动器之间的共源极与闸极??路电感为两大考量因素。

Ramanan Natarajan表示，共源极电感会限制汲极到源极的瞬态电压（dV/dt）与瞬态电流（dI/dt），降低开关速度，并在硬切换时提高重叠损耗、在软切换时延长转换时间。闸极??路电感会限制闸极电流（dI/dt），降低开关速度，并在硬切换时提高重叠损耗；而且容易发生米勒导通现象，提高额外功耗的风险。设计人员必须避免闸极氧化层承受电压过载，否则将减损设计可靠性。

为了因应这些状况，工程师可能须采用铁氧体磁珠与阻尼电阻，但同时也会降低开关速度，难以提升频率。氮化??与碳化矽元件虽然适用於高频运作，但要充分发挥材料优势，尚须克服系统上的设计挑战。

TI全方位整合式650V车用GaN FETs能发挥氮化??的材料优点，实现高效率、高频率开关性能，且不会衍生设计与元件选择问题。透过低电感四方扁平无引线（QFN）封装，GaN FETs与驱动器近距离整合後，能大幅减少寄生闸极??路电感，因此无须担心闸极过载或寄生米勒导通现象。同时，低共源极电感能实现快速切换、减少功耗。

LMG3522R030-Q1结合了C2000即时微控制器的先进控制性能，例如TMS320F2838x或TMS320F28004x，有助提高1MHz以上功率转换器的开关频率，与现有矽基或碳化矽解决方案相比，能降低59%的磁性元件尺寸。

与分离式FETs相比，LMG3525R030-Q1具有大於100V/ns的汲极到源极转动率，经验证能有效减少高达67%的开关损耗，且能於30V/ns至150V/ns之间弹性调整，有助在效率与电磁干扰之间取得理想平衡，减少下游产品设计风险。

此外，LMG3525R030-Q1的整合式电流保护可提升耐用度，更配备创新性能，包括用於主动电源管理的数位脉冲宽度调变温度感测、健康状态监控以及理想二极体模式等，可省去主动控制死区时间的麻烦。采用12mm x 12mm顶部冷却QFN封装也有助提升热管理效能。