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官方网站_用集成驱动器优化GaN性能

2021-05-27 

本文摘要:氮化镓(GaN)晶体三极管的电源特性要高过硅MOSFET,由于在同样通断电阻器的状况下,氮化镓(GaN)晶体三极管的终端设备电容器较低,并避免 了体二极管所导致的反向恢复耗损。

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氮化镓(GaN)晶体三极管的电源特性要高过硅MOSFET,由于在同样通断电阻器的状况下,氮化镓(GaN)晶体三极管的终端设备电容器较低,并避免 了体二极管所导致的反向恢复耗损。更是因为这种特点,GaNFET能够搭建高些的电源頻率,进而在保持有效开关损耗的另外,提升 功率和暂态特性。  传统式上,GaN器件被PCB为分立式器件,并由分离的驱动器驱动器,这是由于GaN器件和驱动器根据各有不同的应急处置技术性,而且有可能来源于各有不同的生产商。

每一个PCB将不容易有引入寄主电感的焊线和导线,如图所示1a下图。当以每纳秒数十到好几百叱工作电压的高压摆率进行变换时,这种寄主电感不容易导致开关损耗、振铃和可信性难题。  将GaN晶体三极管两者之间驱动器搭建在一起(图1b)能够防止共源电感,而且非常大降低驱动器键入与GaN栅极中间的电感,及其驱动器短路故障中的电感。在本文中,大家将科学研究由PCB寄主效用所造成的难题和允许。

在一个搭建PCB内对这种寄主效用进行提升能够提升该难题,而且以小于100V/ns的高压摆率搭建出色的电源特性。    图1.由独立国家PCB内的驱动器驱动器的GaN器件(a);一个搭建GaN/驱动器PCB(b)。    图2.作为模型的半桥电路的改动图  模型设定为了更好地模型寄主电感效用,大家用以了一个应用必需驱动器配置的空乏型GaN半桥输出功率级(图2)。大家将半桥设定为一个变压转化器,总相电压480V,杀区時间50ns时50%頻率(键入工作电压[VOUT]=240V),及其一个8A的电感器电流量。

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这一GaN栅极在电源工作电压脉冲信号间被必需驱动器。一个感性负载驱动器原著GaN器件的接好力挂亲率。

一个电流源只不容易模型一个与到数传输方式变压转化器内电源(SW)连接点所相接的电感特性阻抗。共源电感髙速电源中最重要的一个寄主因素是共源电感(图1a中的Lcs),它允许了器件汲取电流量的压摆亲率。

在传统式的TO-220PCB中,GaN源由焊线流至导线,而汲取电流量与栅极电流量都从这儿流到。这一共源电感在汲取电流量变化时调配栅源工作电压。

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共源电感不容易小于10nH(在其中还包含焊线和PCB导线),进而允许了压摆率(di/dt),并降低开关损耗。运用图1b中下图的集成化PCB,驱动器短路故障必需焊至GaN裸片的源焊垫。这一Kelvin源相接最大限度地增加了电源环城路与栅极环城路同用的共源电感途径,进而促使器件必须以低许多 的电流量压摆率来电源。能够将一个Kelvin源扩展槽加到一个分立式PCB内;殊不知,这一附加的扩展槽不容易使其沦落一个不规范的电源PCB。

Kelvin源扩展槽还必不可少从印刷线路板(PCB)引回至驱动器PCB,进而降低了栅极环城路电感。    图3.各有不同共源电感状况下的管理层接好:鲜红色=0nH,翠绿色=1nH,深蓝色=5nH。E_HS是低管器件的VDS和IDS在运作時间内的分数值(耗能)。  图3说明的是低管电源接好时的硬电源波型。

在共源电感为5nH时,因为源退级效用,力挂亲率减为。一个更为较低的压摆亲率不容易带来更长的转换時间,导致高些的交叉式传输耗损,如耗能趋势图中下图。在共源电感为5nH时,动能耗损从53霬降低至85霬,降低了60%。

假定电源頻率为100kHz,输出功率耗损则不容易从5.3W降低至8.5W。  栅极环城路电感栅极环城路电感还包含栅极电感和驱动器短路故障电感。

栅极电感是驱动器键入与GaN栅极中间的电感。在用以独立国家PCB时,栅极电感还包含驱动器键入焊线(Ldrv_out)、GaN栅极焊线(Lg_gan)和PCB迹线(Lg_pcb),如图所示1a中下图。根据各有不同的PCB规格,栅极电感不容易从紧凑表层贴片PCB(比如,四方平扁无导线PCB)的几纳亨到有导线输出功率PCB(比如TO-220)的10nH之上。假如驱动器与GaNFET搭建在同一个引线框架内(图1b),GaN栅极必需焊到驱动器键入上,那样能够将栅极电感提升至1nH下列。

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PCB搭建还能够非常大地降低驱动器短路故障电感(从图1a中的Ldrv_gnd Ls_pcb到图1b中的Lks)。


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