为氮化镓场效应晶体管选择栅极驱动器集成电路图解
用宽禁带(WBG)设备的可用性，许多电源设计师已经开始调查FET的基于氮化镓上硅(上GaN-Si)的，适用于各种新的设计和新兴的应用的优点。住在调与客户，一些供应商已经出现，以满足这些需求。然而，走上这条道路之前，要了解他们的驱动要求硅和GaN晶体管之间的主要区别是很重要的。因此会有所不同。不像硅MOSFET，氮化镓(GaN)基的FET具有较低的栅极阈值电压更快操作。此外，对于氮化镓的FET内部栅极电阻低得多及体二极管的反向恢复特性远远优于(GRR为零)。有一些输出电容，但它比silicon.¹在现实显著下，氮化镓晶体管提供的优点(FOM)的低得多的数字由于较低的导通电阻(RDS(上))和栅极电荷QG相比硅同行。更重要的是，氮化镓晶体管不会从像MOSFET的强负温度系数吃亏。因此，对于GAN场效应管驱动器的要求，是否正常关闭或打开，会比硅MOSFET大相径庭。其结果是，提取充分利用这些新的高性能晶体管，设计者必须理解如何先有效地驱动它们，以便同时导通和GaN FET的开关损耗被最小化。除了实施优化栅极驱动，PCB布局和散热设计方面的考虑也同样重要的是这些设备的世行集团实现最佳的系统性能和可靠性。驾驶氮化镓场效应晶体管为了使这项工作更容易为电源设计，功率半导体供应商，如德州仪器已经开发出了针对这些WBG设备优化的栅极驱动器。在现实中，供应商已经精心挑选MOSFET驱动器与借给自己的高效驱动基于GaN的功率FET的属性。例如，它已经选择了一个家族的硅驱动器与适合于最佳地驱动各种增强型氮化镓(的eGaN)操作高达100伏或更高的FET特性。在此行中的第一项是在100伏半桥驱动LM5113，其克服驱动晶体管具有低阈值电压和高的dv / dt特性的任务。设计用于驱动两个高和低侧的eGaN场效应晶体管，它提供了独立的接收器和源的输出(图1)，从而允许导通和关断独立控制而不的一个旁路二极管的电压下降的不利影响在关断状态。产品数据表显示，该驱动器还提供了0.5Ω极低阻抗下沉，从而提供了一个快速关断路径低阈值电压的eGaN FET的。根据TI，硅基LM5113使用专有自举技术要在约5.25 V调节高侧栅极电压，以最佳地驱动的eGaN功率FET而不超过6 V的最大栅极 - 源极电压额定值此外，输入LM5113是TTL逻辑兼容，并能承受高输入电压高达14V的电压，无论在VDD引脚。加，以提供柔韧性，调整导通和关断强度独立地，LM5113提供分裂栅极输出。其他功能还包括28纳秒(典型值)，快速的上升和下降时间很短的传播延迟，以及电源轨欠压锁定。