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功率电感:MOSFET驱动器和布局(三)

时间:2014-11-14 17:48:30 点击:
 布局考虑

  最大可允许的6V栅极电压仅比推荐的5V驱动电压高1V。这个限制要求精确的栅极驱动电源以及eGaN器件和栅极驱动器之间的有限功率电感,因为电感会造成栅极上出现电压过冲。虽然一些过冲是可以接受的,但也可以完全避免,只要栅极电感满足以下等式:

功率电感器生产厂

  

  其中:

  RSource = 栅极驱动器上的源电阻

  LG = 栅极驱动器与eGaN器件之间的环路电感

  这样,对于给定的栅极环路电感,一定有一个最小的源电阻值,用以防止VGS超过其最大限值。

  由于宜普(EPC)器件采用芯片级封装,其封装电感是微不足道的,所以我们可以把共源电感问题当作布局问题,而非栅极驱动器要求。然而,这些因素相互牵扯在一起,无法形成一个清晰的区分。

  CSI的加入将在di/dt期间在CSI上产生一个与栅极驱动电压相反的电压,从而降低效率,增加导通和关断时间。因此,为了获得最优异的开关性能,关键就是最小化共源电感。乍看起来矛盾的是,如果我们接受CSI会导致增加开关损耗的代价,增加CSI将降低米勒导通的可能性。这是因为在互补器件的“一体成型电感工厂硬”导通时,CSI上的电流一体成型电感交换di/dt将导致栅极上出现负电压,从而在部分电压转换期间有助于器件保持关断状态。

  

  这里没有说明的是,CSI、栅极电容和栅极驱动下拉环路现在形成了一个LCR谐振电路,需要加以抑制以避免在栅极上出现等效的正电压振铃。这种振铃可能在接近末端甚至在电压转换完成后再次使器件导通。虽然增加栅极驱动吸收电阻有助于抑制这种LCR谐振,代价是增加了米勒导通敏感度,如果加入于谐振频率点具有电阻特性(损耗)的铁氧体磁珠,我们可以取得相同效果,其米勒导通敏感度也不会增加那么多。请参考图5的等效电路和图6所示的概念性开关波形。这种效应有时很难与dV/dt导致的米勒导通区分。总而言之,CSI对于eGaN FET的重要性要比对于硅器件的重要性高得多,因为其具有更高的di/dt和dV/dt,应该通过仔细的布局设计,把它们减小到最低限度。


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