為了加速電動車（EV）技術導入，滿足消費者對續航里程、充電時間與性價比的要求，全球汽車大廠在研發上需要更高的電池容量、更快的充電性能，同時盡可能降低或維持設計尺寸、重量或元件成本。透過EV車載充電器（OBC），家用、公用或商用充電站可以直接以AC電源為電池充電。這項技術目前也正快速發展。

德州儀器Ramanan Natarajan指出，為提高充電率，OBC的額定功率已從3.6kW提升至22kW，不過設計人員也必須思考如何在不影響續航里程的前提下，將OBC與電動車既有機械系統整合。業界的另一趨勢，是將現今OBC低於2kW/L的功率密度逐步提高至4kW/L。

OBC是一種開關式功率轉換器，主要由變壓器、電感器、濾波器、電容器等被動元件與散熱器組成。提高開關頻率能減少被動元件的尺寸，但金氧半場效應電晶體（MOSFETs）、絕緣柵雙極電晶體等開關元件的功耗也會隨之提高。

元件尺寸縮小後，能用於排熱的表面積也減少，因此必須進一步降低功耗，才能維持元件溫度不變。達成高功率密度需要同步提升開關頻率與效率，這是過去矽基功率元件無法克服的難題。

Ramanan Natarajan解釋，追求提高開關速度（元件端點之間電壓與電流的變化速度）的同時，必須減少開關能量損耗，否則實際最大頻率將會受限。採用低電感電路布局設計、端點間寄生電容低的功率元件，將是未來的研發方向。

氮化鎵（GaN）、碳化矽（SiC）等寬能隙功率半導體具有優良的物理特性，使用此類材料開發的功率元件，能實現極低的電容以及理想的導通電阻。相同晶粒體積下，MOSFET有較高的崩潰電壓值，氮化鎵的崩潰臨界電場高於矽的10倍，電子遷移率也比矽高出33%，具有低導通電阻與低電容的雙重優點。因此，與矽元件相比，氮化鎵與碳化矽FETs能在更高的開關速度下運作，且功率損耗更低。

運用氮化鎵的特性，設計人員能在更高的開關頻率上達成高效率。額定電壓為650V的GaN FETs能支援高達10kW的應用，例如伺服器AC/DC電源、EV高電壓DC/DC轉換器與OBC（平行堆疊達到22kW）。高達1.2kV等級的高載流能力碳化矽元件，則適用於EV牽引逆變器與大型三相電網轉換器。

此外，高頻設計也是另一挑戰。一般而言，開關數百伏特時，上升與下降時間為10ns，因此在設計上須特別謹慎，避免寄生雜散電感效應。這方面，FETs與驅動器之間的共源極與閘極迴路電感為兩大考量因素。

Ramanan Natarajan表示，共源極電感會限制汲極到源極的瞬態電壓（dV/dt）與瞬態電流（dI/dt），降低開關速度，並在硬切換時提高重疊損耗、在軟切換時延長轉換時間。閘極迴路電感會限制閘極電流（dI/dt），降低開關速度，並在硬切換時提高重疊損耗；而且容易發生米勒導通現象，提高額外功耗的風險。設計人員必須避免閘極氧化層承受電壓過載，否則將減損設計可靠性。

為了因應這些狀況，工程師可能須採用鐵氧體磁珠與阻尼電阻，但同時也會降低開關速度，難以提升頻率。氮化鎵與碳化矽元件雖然適用於高頻運作，但要充分發揮材料優勢，尚須克服系統上的設計挑戰。

TI全方位整合式650V車用GaN FETs能發揮氮化鎵的材料優點，實現高效率、高頻率開關性能，且不會衍生設計與元件選擇問題。透過低電感四方扁平無引線（QFN）封裝，GaN FETs與驅動器近距離整合後，能大幅減少寄生閘極迴路電感，因此無須擔心閘極過載或寄生米勒導通現象。同時，低共源極電感能實現快速切換、減少功耗。

LMG3522R030-Q1結合了C2000即時微控制器的先進控制性能，例如TMS320F2838x或TMS320F28004x，有助提高1MHz以上功率轉換器的開關頻率，與現有矽基或碳化矽解決方案相比，能降低59%的磁性元件尺寸。

與分離式FETs相比，LMG3525R030-Q1具有大於100V/ns的汲極到源極轉動率，經驗證能有效減少高達67%的開關損耗，且能於30V/ns至150V/ns之間彈性調整，有助在效率與電磁干擾之間取得理想平衡，減少下游產品設計風險。

此外，LMG3525R030-Q1的整合式電流保護可提升耐用度，更配備創新性能，包括用於主動電源管理的數位脈衝寬度調變溫度感測、健康狀態監控以及理想二極體模式等，可省去主動控制死區時間的麻煩。採用12mm x 12mm頂部冷卻QFN封裝也有助提升熱管理效能。