為氮化鎵場效應(yīng)晶體管選擇柵極驅(qū)動(dòng)器集成電路圖解
用寬禁帶(WBG)設(shè)備的可用性，許多電源設(shè)計(jì)師已經(jīng)開始調(diào)查FET的基于氮化鎵上硅(上GaN-Si)的，適用于各種新的設(shè)計(jì)和新興的應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。住在調(diào)與客戶，一些供應(yīng)商已經(jīng)出現(xiàn)，以滿足這些需求。然而，走上這條道路之前，要了解他們的驅(qū)動(dòng)要求硅和GaN晶體管之間的主要區(qū)別是很重要的。因此會(huì)有所不同。不像硅MOSFET，氮化鎵(GaN)基的FET具有較低的柵極閾值電壓更快操作。此外，對(duì)于氮化鎵的FET內(nèi)部柵極電阻低得多及體二極管的反向恢復(fù)特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于(GRR為零)。有一些輸出電容，但它比silicon.¹在現(xiàn)實(shí)顯著下，氮化鎵晶體管提供的優(yōu)點(diǎn)(FOM)的低得多的數(shù)字由于較低的導(dǎo)通電阻(RDS(上))和柵極電荷QG相比硅同行。更重要的是，氮化鎵晶體管不會(huì)從像MOSFET的強(qiáng)負(fù)溫度系數(shù)吃虧。因此，對(duì)于GAN場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)器的要求，是否正常關(guān)閉或打開，會(huì)比硅MOSFET大相徑庭。其結(jié)果是，提取充分利用這些新的高性能晶體管，設(shè)計(jì)者必須理解如何先有效地驅(qū)動(dòng)它們，以便同時(shí)導(dǎo)通和GaN FET的開關(guān)損耗被最小化。除了實(shí)施優(yōu)化柵極驅(qū)動(dòng)，PCB布局和散熱設(shè)計(jì)方面的考慮也同樣重要的是這些設(shè)備的世行集團(tuán)實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)性能和可靠性。駕駛氮化鎵場效應(yīng)晶體管為了使這項(xiàng)工作更容易為電源設(shè)計(jì)，功率半導(dǎo)體供應(yīng)商，如德州儀器已經(jīng)開發(fā)出了針對(duì)這些WBG設(shè)備優(yōu)化的柵極驅(qū)動(dòng)器。在現(xiàn)實(shí)中，供應(yīng)商已經(jīng)精心挑選MOSFET驅(qū)動(dòng)器與借給自己的高效驅(qū)動(dòng)基于GaN的功率FET的屬性。例如，它已經(jīng)選擇了一個(gè)家族的硅驅(qū)動(dòng)器與適合于最佳地驅(qū)動(dòng)各種增強(qiáng)型氮化鎵(的eGaN)操作高達(dá)100伏或更高的FET特性。在此行中的第一項(xiàng)是在100伏半橋驅(qū)動(dòng)LM5113，其克服驅(qū)動(dòng)晶體管具有低閾值電壓和高的dv / dt特性的任務(wù)。設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)高和低側(cè)的eGaN場效應(yīng)晶體管，它提供了獨(dú)立的接收器和源的輸出(圖1)，從而允許導(dǎo)通和關(guān)斷獨(dú)立控制而不的一個(gè)旁路二極管的電壓下降的不利影響在關(guān)斷狀態(tài)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)表顯示，該驅(qū)動(dòng)器還提供了0.5Ω極低阻抗下沉，從而提供了一個(gè)快速關(guān)斷路徑低閾值電壓的eGaN FET的。根據(jù)TI，硅基LM5113使用專有自舉技術(shù)要在約5.25 V調(diào)節(jié)高側(cè)柵極電壓，以最佳地驅(qū)動(dòng)的eGaN功率FET而不超過6 V的最大柵極 - 源極電壓額定值此外，輸入LM5113是TTL邏輯兼容，并能承受高輸入電壓高達(dá)14V的電壓，無論在VDD引腳。加，以提供柔韌性，調(diào)整導(dǎo)通和關(guān)斷強(qiáng)度獨(dú)立地，LM5113提供分裂柵極輸出。其他功能還包括28納秒(典型值)，快速的上升和下降時(shí)間很短的傳播延遲，以及電源軌欠壓鎖定。