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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(一)

時間:2014-11-12 17:31:38 點擊:
 在本系列的第一篇文章中,我們使用不同的衡量標準對增強型氮化鎵(eGaN)功率電感器件和先進的硅MOSFET進行了比較。eGaN FET之所以與硅器件不同,是因為它們具有明顯更快的開關速度,因此我們必須研究針對柵極驅動、布局和熱管理的不同要求,而在某種程度上這些因素都是相互影響的。

  為了確定柵極驅動電路的要求,以及它們與傳統硅MOSFET驅動器的區別,我們必須將硅FET器件和eGaN FET器件的參數進行比較(表1)。在考慮柵極驅動要求時,eGaN FET的三個最重要參數電感器工廠是:最大允許柵極電壓、柵極閾值電壓、“體二極管”壓降。

  與傳統硅器件相比,eGaN FET最大允許的柵極至源極電壓是較低的。其次,其柵極閾值與大多數功率MOSFET相比也是較低的,但它受負溫度系數的影響沒那么大。第三,“體二極管”正向壓降要比同等的硅MOSFET高1V。

  

  柵極下拉電阻

  eGaN FET提供的一大優勢是其可實現的開關速度。然而,伴隨這個新功能的更高di/dt和dV/dt不僅要求布局具有更小的寄生電容、電阻和功率電感,而且還會給柵極驅動器增加一些新的考慮因素。讓我們看一個半橋電路,該電路使用一個具有高dV/dt導通值的補償器件,如圖1所示。‘米勒’充電電流從漏極(開關節點)經過CGD和CGS直到源極,以及通過CGD到RG(內部柵極電阻)和RSink(柵極驅動器吸收電阻)再到源極。避免這個器件dV/dt(米勒)導通的條件是:

  

  其中:功率電感制造商α= 無源網絡時間常數(RG + RSink) x (CGD + CGS) dt = dV/dt 開關時間。因此,為了避免eGaN FET的米勒導通,有必要限制器件柵極和源極之間的總電阻路徑(內部柵極電阻RG和外部柵極驅動吸收電阻RSink)。有人可能會辯稱,對于具有良好米勒比率(QGD/QGS(VTH)《1)的器件來說,不必有這樣的要求。但實際上,由于QGD會隨功率電感器VD而增加,這個比率將隨著開關電壓的增加而慢慢變差,因此不能單單依靠它來防止米勒導通。


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