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如何使用集成 GaN 開關(guān)實現(xiàn)高效率、高成本效益的離線電源

2512846 2022-11-24 | pdf | 291.25KB | 次下載 | 免費

資料介紹

緊湊型 100 瓦電源的應(yīng)用范圍不斷擴大，從 AC-DC 充電器和適配器、USB 供電 (PD) 充電器和快速充電 (QC) 適配器，到 LED 照明、白色家電、電機驅(qū)動、智能米和工業(yè)系統(tǒng)。對于這些離線反激式電源的設(shè)計人員來說，挑戰(zhàn)在于確保穩(wěn)健性和可靠性，同時繼續(xù)降低成本、提高效率并縮小外形以實現(xiàn)更高的功率密度。緊湊型 100 瓦電源的應(yīng)用范圍不斷擴大，從 AC-DC 充電器和適配器、USB 供電 (PD) 充電器和快速充電 (QC) 適配器，到 LED 照明、白色家電、電機驅(qū)動、智能米和工業(yè)系統(tǒng)。對于這些離線反激式電源的設(shè)計人員來說，挑戰(zhàn)在于確保穩(wěn)健性和可靠性，同時繼續(xù)降低成本、提高效率并縮小外形以實現(xiàn)更高的功率密度。為了解決其中的許多問題，設(shè)計人員可以使用基于寬帶隙 (WBG) 技術(shù)（例如氮化鎵 (GaN)）的器件替換硅 (Si) 電源開關(guān)。這樣做可以直接轉(zhuǎn)化為提高電源效率和減少散熱需求，從而實現(xiàn)更高的功率密度。但是，與 Si 相比，GaN 開關(guān)更難驅(qū)動。為了解決其中的許多問題，設(shè)計人員可以使用基于寬帶隙 (WBG) 技術(shù)（例如氮化鎵 (GaN)）的器件替換硅 (Si) 電源開關(guān)。這樣做可以直接轉(zhuǎn)化為提高電源效率和減少散熱需求，從而實現(xiàn)更高的功率密度。但是，與 Si 相比，GaN 開關(guān)更難驅(qū)動。設(shè)計人員可以克服與快速開關(guān)速度相關(guān)的問題，例如雜散電感和電容以及高頻振蕩，但這樣做會增加開發(fā)時間和成本。相反，設(shè)計人員可以轉(zhuǎn)向具有內(nèi)部 GaN 功率器件的高度集成的離線反激式開關(guān) IC。設(shè)計人員可以克服與快速開關(guān)速度相關(guān)的問題，例如雜散電感和電容以及高頻振蕩，但這樣做會增加開發(fā)時間和成本。相反，設(shè)計人員可以轉(zhuǎn)向具有內(nèi)部 GaN 功率器件的高度集成的離線反激式開關(guān) IC。本文簡要討論了 GaN 的優(yōu)勢及其設(shè)計挑戰(zhàn)。然后介紹了Power Integrations的三個帶有內(nèi)部本文簡要討論了 GaN 的優(yōu)勢及其設(shè)計挑戰(zhàn)。然后介紹了Power Integrations的三個帶有內(nèi)部GaN 電源開關(guān)GaN 電源開關(guān)?的集成離線反激式開關(guān) IC 平臺，并展示了如何使用它們來生產(chǎn)高效電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計。討論了互補的 MinE-CAP 大容量電容器小型化和浪涌管理 IC，以及有用的在線設(shè)計環(huán)境。?的集成離線反激式開關(guān) IC 平臺，并展示了如何使用它們來生產(chǎn)高效電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計。討論了互補的 MinE-CAP 大容量電容器小型化和浪涌管理 IC，以及有用的在線設(shè)計環(huán)境。什么是 GaN，它有什么好處？什么是 GaN，它有什么好處？GaN 是一種 WBG 半導(dǎo)體材料，與 Si 相比，它具有低“導(dǎo)通”電阻、高擊穿強度、快速開關(guān)速度和高導(dǎo)熱性。使用 GaN 代替 Si 可以制造在開啟和關(guān)閉期間具有低得多的開關(guān)損耗的開關(guān)。此外，具有等效導(dǎo)通電阻的 GaN 器件比對應(yīng)的 Si 器件小得多。因此，對于給定的裸片尺寸，GaN 功率開關(guān)具有較低的綜合傳導(dǎo)損耗和開關(guān)損耗（圖 1）。GaN 是一種 WBG 半導(dǎo)體材料，與 Si 相比，它具有低“導(dǎo)通”電阻、高擊穿強度、快速開關(guān)速度和高導(dǎo)熱性。