無論是家電消費品,或者是我們身邊的電子設備,還有日趨電子化的汽車,我們無時無刻不在接觸電子產品。在這些設備中,都需要一種叫做“門極驅動器”的電子器件,在電路中起到“開關”和“門”的作用,它在將電能流向最終應用的過程中非常重要。在電子產品領域,電力電子系統以極高能效在交流和直流形式之間以及直流電壓之間轉換著電力。而好的門極驅動方案可以幫助電子電力系統更高效穩定的完成電力的轉換。
電源轉換的主要動力是開關:功率MOSFET、IGBT、寬禁帶(WBG)半導體器件、SiC MOSFET和氮化鎵(GaN)高電子遷移率晶體管(HEMT)。在大多數拓撲中,這些晶體管以kHz至MHz的頻率開和關。門極電壓控制開關是打開還是關斷,這就是門極驅動器的用武之地,門極驅動器用于控制電源開關的門極電壓,復雜而又要求很高。
在實際運用中,門極驅動器的選擇會影響能效,可靠性,安全性和方案尺寸。獲得《21IC中國電子網》 2019年度“Top 10電源產品獎” 的安森美半導體門極驅動器NCP51820,就充分展現了高效能、低功耗在GaN技術中的完美應用。
門極驅動器NCP51820 (圖片來源:ON Semiconductor)
GaN對門極驅動器性能要求非常高。GaN是高速器件,因其電容很低,在硬開關應用中很有優勢,但是沒有雪崩電壓額定值,所以門極驅動器選用相當關鍵。門極電路中的功耗隨門極驅動電壓和頻率的變化而變化,開關是納秒級的,峰值電流可為安培級,因此驅動電路需要匹配這速度,同時仍然需要提供大量的電流。
安森美半導體門極驅動器方案NCP51820 GaN門極驅動器及NCP1568有源鉗位反激控制器電路采用具有調節的+5.2V幅值的門極驅動器,用于高邊和低邊輸出最佳增強型GaN。并且采用了先進的結隔離技術,以定制導通和關斷邊沿率,達到最佳的EMI/能效。
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寬帶隙WBG功率晶體管的性能測試與挑戰

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