四方扁平無(wú)引線 (QFN) 封裝的單通道 GaN 功率級(jí)產(chǎn)品

1.前言

所有功率級(jí)設(shè)計(jì)人員都喜歡在開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)看到完美的方波。

快速上升/下降沿可降低開(kāi)關(guān)損耗，而低過(guò)沖和振鈴可最大限度地減少功率 FET 上的電壓應(yīng)力。

功率級(jí)的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)波形采用 TI 最新的 GaN 技術(shù)設(shè)計(jì)，如圖 1a 所示，看起來(lái)確實(shí)令人印象深刻，從 0V 到 480V，壓擺率為 120V/ns，過(guò)沖小于 50V。 

圖 1：TI 的 600V 半橋功率級(jí) - 開(kāi)關(guān)波形 (a)；設(shè)備包 (b)；半橋板的圖片（c）。

GaN FET 具有低終端電容，因此能夠?qū)崿F(xiàn)快速開(kāi)關(guān)。然而，當(dāng) GaN 半橋以高 di/dt 開(kāi)關(guān)時(shí)，功率環(huán)路電感會(huì)在高壓總線和開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)處引入振鈴/過(guò)沖。這限制了 GaN FET 的開(kāi)關(guān)速度。

由于長(zhǎng)引線和大封裝尺寸，傳統(tǒng)的功率封裝通常具有來(lái)自引線和鍵合線的高電感。在含鉛封裝中觀察到高達(dá)幾百伏的過(guò)沖。減少過(guò)沖的關(guān)鍵是最小化功率回路電感。

為了降低引線電感，TI 提供采用表面貼裝四方扁平無(wú)引線 (QFN) 封裝的單通道 GaN 功率級(jí)產(chǎn)品。如圖 1b 所示，TI 設(shè)計(jì)的電源環(huán)路和柵極環(huán)路在 QFN 內(nèi)部具有低電感。TI 的 GaN 半橋評(píng)估模塊 (EVM)，如圖 1c 所示，將高端和低端器件和總線電容器靠近在一起，并在器件正下方的電路板層返回電源回路。這最大限度地減小了功率回路的尺寸，從而保持低回路電感。

TI 的先進(jìn)封裝和電路板設(shè)計(jì)將電源回路電感降低到幾個(gè)納亨。這種低電感設(shè)計(jì)與優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)器集成在一起，使 LMG3410 能夠以 >100V/ns 的壓擺率進(jìn)行開(kāi)關(guān)，且過(guò)沖小于 10%。借助 LMG3410，我們可以設(shè)計(jì)電源轉(zhuǎn)換器以實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)關(guān)以提高效率、低電壓過(guò)沖和降低電磁干擾 (EMI)。

TI 的LMG3410 GaN 功率級(jí)使電源設(shè)計(jì)人員能夠開(kāi)發(fā)更高密度和更高效率的電源。LMG341xR050 GaN 功率級(jí)具有集成驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)功能，可讓設(shè)計(jì)人員在電力電子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更高水平的功率密度和效率。LMG341x 的固有優(yōu)勢(shì)超越硅 MOSFET，包括超低輸入和輸出電容值、可將開(kāi)關(guān)損耗降低 80% 的零反向恢復(fù)以及可降低 EMI 的低開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴。這些優(yōu)勢(shì)支持諸如圖騰柱 PFC 之類的密集高效拓?fù)洹?

LMG341xR050 通過(guò)集成一系列獨(dú)一無(wú)二的 特性 提供了傳統(tǒng)共源共柵 GaN 和獨(dú)立 GaN FET 的智能替代產(chǎn)品，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、最大限度地提高可靠性并優(yōu)化任何電源的性能。集成式柵極驅(qū)動(dòng)器支持 100V/ns 開(kāi)關(guān)（Vds 振鈴幾乎為零），低于 100ns 的限流可自行防止意外擊穿事件，過(guò)熱關(guān)斷可防止熱逃逸，而且系統(tǒng)接口信號(hào)可提供自監(jiān)控功能。

· TI GaN 工藝通過(guò)了實(shí)際應(yīng)用硬開(kāi)關(guān)任務(wù)剖面可靠性加速測(cè)試

· 支持高密度電源轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

· 與共源共柵或獨(dú)立 GaN FET 相比具有卓越的系統(tǒng)性能

· 低電感 8mm x 8mm QFN 封裝簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和布局

· 可調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度確保開(kāi)關(guān)性能和 EMI 控制

· 數(shù)字故障狀態(tài)輸出信號(hào)

· 僅需 +12V 非穩(wěn)壓電源

· 集成柵極驅(qū)動(dòng)器

· 零共源電感

· 20ns 傳播延遲，確保 MHz 級(jí)工作頻率

· 工藝經(jīng)過(guò)調(diào)整的柵極偏置電壓，確?？煽啃?/span>

· 25V/ns 至 100V/ns 的用戶可調(diào)節(jié)壓擺率

· 強(qiáng)大的保護(hù)

· 無(wú)需外部保護(hù)組件

· 過(guò)流保護(hù)，響應(yīng)時(shí)間低于 100ns

· 壓擺率抗擾性高于 150V/ns

· 瞬態(tài)過(guò)壓抗擾度

· 過(guò)熱保護(hù)

· 針對(duì)所有電源軌的 UVLO 保護(hù)

· 強(qiáng)大的保護(hù)

· LMG3410R050：鎖存過(guò)流保護(hù)

· LMG3411R050：逐周期過(guò)流保護(hù)

該器件能夠以高轉(zhuǎn)換率可靠地切換，結(jié)合具有過(guò)流和過(guò)熱保護(hù)的集成驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)化了我們開(kāi)發(fā)行業(yè)領(lǐng)先電源解決方案的工作。