【应用】纳秒级开关速度氮化镓场效应晶体管,适合开关频率10MHz以上的应用

2017-10-19 EPC(世强翻译)

EPC8000系列具备了氮化镓晶体管的超高速切换能力,将EPC第三代eGaN FET技术引入了新的水平,这些器件的开关转换速度在纳秒级,能够应用于10 MHz以上的硬开关拓扑中。表1:列出了EPC8000系列各种关键特性


表1:EPC8000系列关键特性


EPC8000概述


1、独立门极回路

独立门级回路为栅极到源级,这种器件本身能够使内部寄生电感更小, 而更小的寄生电感对高频性能至关重要。


2、更低的门极电感

低门级电感增强了门极驱动速度。


3、高dv / dt抗干扰

一个重要指标对于dv / dt的抗干扰是米勒比, 对于超快EPC8000系列器件的米勒比(QGD / QGS1)已降至0.38以下,远低于行业标准[1]。


4、较低的门极电荷

EPC8000系列对于小电流应用是有针对性的。最大限度地减少Miller充放电的影响,提高开关性能降低电压过渡时间。这会带来QGS2和di/dt有所增加,但总的开关损耗仍然保持一致(详情见图1)。


 

图1:EPC8007EPC2014门极电荷


设计举例


用EPC8005设计降压变换器。输入42 V,输出20 V,输出功率40 W,开关频率10MHz。此设计中滤波电感2.2uH[IHLP1616BZ01],输出滤波电容两颗4.7uF[(CGA4J3X5R1V475M125AB],输入电容100nF[C1005X5R1H104K050BB],Layout见图2;

 

图2:EPC8005 器件LM5113驱动器


该变换器在10 MHz和5 MHz的测试操作,并在图3中给出了相应的效率曲线。可以看到87%的峰值效率发生在10 MHz和92%则发生在5MHz。在5MHz和10 MHz下,电感器工作模式相同,但是选择更优化的电感会使得设计进一步改善。图4显示了在输入电压为42 V,输出电流为2 A的电压上升波形,总开关时间在1.2 ns,di/dt和dv/dt可以区分。

 

图3:5 MHz 和10 MHz 下的效率

 

图4:开关波形





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