在此比较中，三个重要的参数是较高的带隙，临界场和电子迁移率。以每厘米为单位的电压测量的临界场决定了雪崩故障的阈值。因此，设备分解的电压与漂移区域的宽度成正比。在GAN的情况下，对于相同的击穿电压，漂移区域可能比硅小10倍。当将这些参数全部合并时，如果晶体的临界场高10倍，则可以将电端子靠近10倍。这导致了GAN和Silicon之间的明显分化因子：中型氮化壳设备可以建立在平面技术的基础上，而这对硅设备的成本较高。为了具有竞争力，硅设备是在垂直技术上制造的，通常在顶部的栅极和源，并在底部排水，从而使实际上不可能在同一芯片中使用两个动力设备。 EPC的Gan-On-Si平面技术没有必须垂直构建的限制，也没有图1所示的集成电路的示意图横截面。

　　图1。EPC 氮化碳技术使电源设备与栅极驱动器逻辑的集成。图片使用了 Bodo的电力系统从离散的侧向EGAN FET设备开始，EPC迅速转移到更高的集成水平。 2014年，EPC推出了一个由一个芯片上的多个FET组成的集成设备的家族，这成为通往Power Systemon-A-Chip之旅的起点。随着EPC2107和EPC2108的引入，这种趋势扩大了，将半桥与集成的同步引导晶体管进行了整??合。
　　在2018年，EPC继续沿其集成路径，并在单个芯片中引入了GAN IC，将门驱动器与高频GAN FET相结合，以提高效率，尺寸降低和降低成本。在2019年，epower阶段IC系列产品通过将所有必要的电源系统启动在较高电压和较高频率水平的单个Gan-on-Si集成电路中重新定义了功率转换，超出了硅的范围。近，在2021年，将EPC23101与EPC2302 Power Stape芯片组结合使用。
　　GAN集成电路整体功率阶段 - EPC2152
　　个Epower阶段设备于2019年推出。EPC2152是单层整合的单芯片驱动器加Gan Fet Half Half Bridge Power级IC。输入逻辑接口，级别移动，引导带充电和栅极驱动缓冲电路以及配置为半桥的GAN输出FET都集成在整体芯片中。这种整合产生了芯片尺度的LGA形式，仅测量3.85 mm x 2.59 mm x 0.63 mm。半桥拓扑中的两个GAN输出FET设计为具有相同的8.5MΩ典型R DS（ON）。

　　将GAN FET与芯片栅极驱动缓冲液的整合实际上消除了常见源电感和栅极驱动环电感的影响。通过促进内部垂直布局技术的LGA引脚将功率环电感化。 EPC2152的框图如图2所示，参考设计EPC9146 BLDC逆变器功能框图在图3中给出。

　　图2。EPC2152GAN 集成电路框图。图片使用了 Bodo的电力系统 

     图3。EPC9146BLDC 逆变器功能框图。图片使用了 Bodo的电力系统EPC9146带有EPC2152的运动驱动参考设计

　　为了证明EPC2152在电动机逆变器中集成电路的功能，EPC发布了EPC9146参考设计。它是一个三相无刷的（BLDC）电动机驱动板，包含三个EPC2152单片阶段阶段，15 a Pk（10.5 a rms）输出电流。除了整体电源阶段外，板还包含所有必要的关键功能，以支持完整的电动机驱动逆变器，包括用于管家供应，电压和温度传感，相位电流传感和保护功能的受管制辅助电源。 EPC9146的各种功能块如图3所示。此参考设计可用于所有应用，其中电机相电流为10 a RMS连续连续使用15 a RMS，在有限的时间内高电流操作。
　　GAN IC Power Stage芯片组 - EPC23101与EPC2302结合沿着进一步整合和增加功率密度的路径，在2021年，EPC引入了一个结合了EPC23101的芯片组，一个高侧GAN与单一集成的半桥栅极驱动器和EPC2302 GAN FET，如图4所示。
　　EPC23101是一个100 V级的单片组件，它集成了输入逻辑接口，级别转换，自举式充电和GATE驱动缓冲液电路，以及高度的2.6MΩ典型R ds（ON） GAN输出FET。 EPC2302是100 V伴随的Lowside，1.4MΩ典型的R DS（ON） GAN FET。通过选择调谐电阻R Boot和R DRV，可以将过电压尖峰控制在轨道上方的+10 V小于+10 V，在硬开关过渡期间地面–10 V。

　　EPC23101 IC仅需要外部5 V（V DRV）电源。内部低端和高端电源V DD和V引导是通过串联开关和同步引导开关生成的。可以通过将EN PIN连接到V DRV来禁用内部电路以减少静止的功耗。 FET门驱动电压源自内部低侧和高侧电源。全门驱动电压仅在HS IN和PWM输入中的LS之后可用于几个周期。与EPC2152相比，EPC23101与EPC2302结合使用，使设计人员可以制造出更高的当前逆变器。

　　图4。EPC23101 与EPC2302 GAN IC芯片组框图结合使用。图片使用了 Bodo的电力系统EPC9173带有EPC23101的运动驱动参考设计
　　为了证明EPC23101 IC在电动机逆变器中的功能，EPC发布了EPC9173参考设计。在该板上，三相逆变器的每半桥均包含两个EPC23101 IC，其PWM信号交叉连接，允许插入源分流器读取电流，并在图5中显示了一部分示意图。

　　通过为低侧开关使用相同的IC，可以具有平衡的半桥逆变器，并且两个开关相对于电源地面都可以漂浮。这使得源流的插入更加容易，避免在输入PWM信号节点上弹跳。 EPC9173板包括一个过电流的检测电路，该电路可以用作过度电流或电流函数，具体取决于所需的算法和调制。

　　图5。EPC9173BLDC 逆变器功能框图。图片使用了 Bodo的电力系统申请
　　PWM频率增加和减少时间减少
　　GAN集成电路和FET在运动驱动应用中带来了几个优势。简单的优势是减小逆变器的大小，这是由于gan fet和ICS的固有较小尺寸与等效的MOSFET所致。但是，为了充分利用新技术，以较高的PWM频率操作电动机并因此减少死时间[2]。

　　常规的硅MOSFET逆变器受高开关损耗和换向行为的限制，通常不会在40 kHz PWM频率以上操作，而死时间低于200 ns。基于GAN的逆变器在这种意义上不受限制，并且由于电流波的降低而导致欧姆的耗散较低（图6，[4]），而导致电动机振动的扭矩谐波较少[2]，因此可以提高电动机的效率[2]。

　　图6。 具有50％占空比平方波电压激发的电动机中测量和估计的PWM诱导的损耗之间的比较[4]。图片使用了 Bodo的电力系统此外，增加开关频率有助于减少输入过滤器并消除对电容器的需求。表2显示了两个逆变器，一个在20 kHz，500 ns死亡时间运行，500 ns死时间，另一个基于gan，以100 kHz的速度运行，14 ns死时间。在相同条件下，两个逆变器都在相同的设置中运行，并且电动机更有效，因为在GAN逆变器的情况下除去了许多能量浪费谐波。
　　电动机中L/R时间常数较低的应用
　　所有需要高电气频率和快速动力学的应用，例如无人机螺旋桨和电动自行车内电动机，都使用非常低的电感（单位数ωH范围）电动机。随着通过更好的材料和更高强度的磁体实现的更高效的磁路设计的出现，电磁相的转弯数可以减少并仍然产生相同的后EMF。
　

设置	逆变器20kHz，500 ns死时间400 rpm，5 a rms	gan逆变器100 kHz，14 ns死时间400 rpm，5 a rms
输入电感	2.7 μH	没有任何
输入电容器	660 μF电解	44 μf陶瓷
别针	121.3 w	113.3 w
噘	119.6 w	113.3 w
n逆变器	98.50％	98.20％
速度	42.25 rad/s	41.94 rad/s
扭矩	1.876 nm	1.940 nm
PMECH	79.3 w	81.36 w
N电动机	66.30％	73.10％
n总效率	65.30％	71.80％

　　表2。 在20 kHz，500 ns逆变器和100 kHz，14 ns gan逆变器与输入过滤器减少的比较之间[2]。
　　磁铁无刷电动机会产生反emf电压，E，与速度成正比，ω（e = k e ·ω），并且给定电动机可以运行的速度与直流总线电压和电压常数直接相关。为了提高速度，有必要通过减少相线圈的计数来降低k e，从而降低差异平方的电感。将电流纹波限制在相电流的少于10％是一种??良好的设计实践，只能通过增加PWM频率来实现。
　　当前随时间的上升与电压与电感的比率有关，并且随着电感的降低，电流会升高，PWM诱导的电流波动也更快。当前的上升时间减少和较大的波纹会增加产生的热量，并产生其他EMI噪声，这是不可取的。通常，这些电动机具有较小的时间稳定性，\（\ tau = \ frac {l} {r} \）可以从100 kHz PWM频率中受益。
　　输入电流和电压波纹
　　根据等式，逆变器中的输入电压波纹?V与输出相位电流成正比，与PWM频率和输入电容成反比。 （1）\（\ delta v_ {in} \ infty \ frac {1} {f \，p \，w \，m \，} \ frac {1_ {stape}}} {c_ {c_ {in}}} \）所需的波纹取决于电缆从直流源到逆变器产生的排放给出的EMI约束。如果PWM频率在20 kHz的范围内，则只能通过使用比陶瓷电容器笨重且可靠的电容器来实际获得所需的输入电容CIN。
　　此外，电解电容器受到可以流过它们的RMS电流的限制，因此需要更多的电容器并联，并导致总输入电容高于设计的总数超过一个数量级。当频率增加到100 kHz时，设计人员可以使用诸如X7R之类的陶瓷电容器，并牢记设计规则，当应用电压是额定电压的一半时，有效电容降至指定值的一半。
　　EPC9173参考设计为电解电容器和陶瓷电容器提供了机会，为设计师提供了选择其的开关频率并以添加或卸下电容器的机会。
　　带有梯形调制的电动工具
　　许多电动工具应用程序仍在使用梯形调制方案和相关的逆变器原理图。通常，这些应用是基于三个霍尔传感器，以分辨率为60的电度，以检测转子位置，并且它们具有单个分流器来测量DC总线返回中的电流。六步操作对于BLDC驱动器具有许多优势，例如功率利用率和扩大的通量净化区域。
　　但是，由于逆变器输出的利用率，电流调节器的饱和使得很难保持瞬时电流控制能力。在大多数常规系统中，它是通过逐个周期电流限制的电压角控制实现的，动态性能不令人满意。如果在PWM循环中达到当前限制，则关闭通电设备（取决于当前方向），直到下一个PWM循环。
　　BLDC电动机的原理是为相对配对提供电力，这可以产生的扭矩。为了优化这种效果，后EMF的形状设计为梯形，但实际上，它是正弦的，具有较高的谐波。 DC电流与梯形背面EMF的组合在理论上可以产生恒定的扭矩。实际上，电流不能在运动阶段立即建立。结果，每个60度相位的扭矩波纹存在。
　　随着电流限制周期方案和低电感电动机的限制，PWM频率越低，电流波纹越高。这反过来会产生热量和不必要的功率耗散。使用具有相同梯形方案的GAN逆变器，可以增加PWM频率，然后降低当前的涟漪，获得更高的效率，更少的热量和更少的振动。
　　GAN电机驱动参考设计EPC9173和EPC9167配备了当前的比较器电路，该比较器电路可以由微控制器用作循环循环电流限制的信号，以遵循梯形调制。使用此系统，电动工具设计人员可以测试参考设计，以评估其应用中的GAN优势。