GaN器件使用注意—GaN技术文档总结

目录

一、GaN器件概述

二、器件的热设计

三、GaN器件的测量注意

六、GaN的spice模型使用

九、GaN元件的PCB布局

十、EZDrive电路

十二、门极驱动电路设计


一、GaN器件概述

1、工作原理类似于MOSFET,在栅极和源极之间电压超过开启电压的时候,加正压电流正向流动,加反压电流发现流动。若栅极和源极之间电压小于开启电压,加正压无正向电流,加反压有反向电流但反向压降较大(实验测量GS66508B有驱动时反向压降为500mV,无驱动电压时大于1V);比MOS开关速度更快;无体二极管

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2、寄生参数模型

   可以通过改变RG控制开关速度;V_{Gth}典型值为1.5V;V_{G}最大额定值为-20/+10V;

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3、器件对比

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4、反向导通特性

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5、没有反向恢复

二、器件的热设计

1、温度越高导通电阻越大,所以需要控制温度来降低损耗

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2、顶部散热设计:散热材料选择——散热安装——散热绝缘

3、底部散热设计:

a、选择是否利用铝基板(热阻可降低五倍,但是只能单层板,且有寄生电感和电容)

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b、不采用铝基板,散热通孔设计:直径为0.3mm,外圈为0.64mm,不填充通孔;一般一个GaN器件需要64个以上的散热孔

c、采用铝基板

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4、不同芯片的热租不同;需要大功率的可考虑器件并联

5、可以利用spice来仿真温度变化过程

三、GaN器件的测量注意

1、由于开关速度高,测量方法不对会引入寄生参数

2、示波器应该按照下图来使用,避免长线干扰造成振铃和过冲

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2、电流测量方法

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3、测量系统的带宽一定要足够

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六、GaN的spice模型使用

1、GaN System提供了LTspice和Pspice模型,L3等级的模型可以进行热仿真。在进行热仿真的时候,只需要测量T1端的电压即可得到温度。对于GS66508B的仿真模型来说,TC连接电压源可设置仿真温度,TJ测量可以得到芯片温度

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2、导入Pspice模型到cadence中:

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3、Pspice仿真设置:为了更好的收敛,修改VNTOL到10uV,修改ABSTOL到1.0nA,步骤如下:

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4、LTspice导入器件

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九、GaN元件的PCB布局

1、寄生电感会导致较高的过冲电压、震荡和EMI问题

2、PCB LAYout步骤

步骤1:确定原理图并确定每个关键电压的构成

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步骤2:根据设计优先级和电流方向放置组件

          将组件尽可能近的放置——根据当前电流方向依次设计组件——如果在最小环所有回路方面有冲突,参考上面的优先级

步骤3:以最佳方式连接组件,通过磁通消除技术减低寄生电感

十、EZDrive电路

十二、门极驱动电路设计

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其他的驱动电路请见GN012技术文档

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