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深圳市瑞申電子有限公司

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功率電感:MOSFET驅動器和布局(三)

時間:2014-11-14 17:48:30 點擊:
 布局考慮

  最大可允許的6V柵極電壓僅比推薦的5V驅動電壓高1V。這個限制要求精確的柵極驅動電源以及eGaN器件和柵極驅動器之間的有限功率電感,因為電感會造成柵極上出現電壓過沖。雖然一些過沖是可以接受的,但也可以完全避免,只要柵極電感滿足以下等式:

功率電感器生產廠

  

  其中:

  RSource = 柵極驅動器上的源電阻

  LG = 柵極驅動器與eGaN器件之間的環路電感

  這樣,對于給定的柵極環路電感,一定有一個最小的源電阻值,用以防止VGS超過其最大限值。

  由于宜普(EPC)器件采用芯片級封裝,其封裝電感是微不足道的,所以我們可以把共源電感問題當作布局問題,而非柵極驅動器要求。然而,這些因素相互牽扯在一起,無法形成一個清晰的區分。

  CSI的加入將在di/dt期間在CSI上產生一個與柵極驅動電壓相反的電壓,從而降低效率,增加導通和關斷時間。因此,為了獲得最優異的開關性能,關鍵就是最小化共源電感。乍看起來矛盾的是,如果我們接受CSI會導致增加開關損耗的代價,增加CSI將降低米勒導通的可能性。這是因為在互補器件的“一體成型電感工廠硬”導通時,CSI上的電流一體成型電感交換di/dt將導致柵極上出現負電壓,從而在部分電壓轉換期間有助于器件保持關斷狀態。

  

  這里沒有說明的是,CSI、柵極電容和柵極驅動下拉環路現在形成了一個LCR諧振電路,需要加以抑制以避免在柵極上出現等效的正電壓振鈴。這種振鈴可能在接近末端甚至在電壓轉換完成后再次使器件導通。雖然增加柵極驅動吸收電阻有助于抑制這種LCR諧振,代價是增加了米勒導通敏感度,如果加入于諧振頻率點具有電阻特性(損耗)的鐵氧體磁珠,我們可以取得相同效果,其米勒導通敏感度也不會增加那么多。請參考圖5的等效電路和圖6所示的概念性開關波形。這種效應有時很難與dV/dt導致的米勒導通區分。總而言之,CSI對于eGaN FET的重要性要比對于硅器件的重要性高得多,因為其具有更高的di/dt和dV/dt,應該通過仔細的布局設計,把它們減小到最低限度。


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