
接下來再對比一下Mosfet、Sicfet、CoolGaN?驅動的IV曲線:
設定Vds為15-20V,測試Vgs電壓從-5V到+5V時的Igs電流。上圖是IPW60R040C7 Mosfet的驅動電壓和電流的IV曲線。
從圖中可以看出,IPW60R040C7只有Vgs在Mosfet的Vth 附近才會出現一個較大的電流,其實也就是驅動所需要的電流,但這個電流最大也不超過0.7uA。遠小于CoolGaN? 的15mA.
再看看Sicfet驅動的IV曲線:
同樣是設定Vds為15-20V,測試Vgs電壓從-5V到+5V時的Igs電流。
Sicfet的驅動IV曲線和Mosfet相差還是比較大的,在Vgs為-5V時的漏電流相對較大,達到了0.35uA,大于-4V以上就很小了,一直到+5V時完Sicfet全開通都沒有出現較大的電流,基本在10nA以內。
再來看看CoolGaN? IGO60R070D1,既然CoolGaN?是電流型控制,那么我們來看看測試不同Igs下驅動Vgs的電壓的IV曲線:
設定Vds為15-20V,測試Igs電流從-15mA到+15mA時的Vgs電壓的IV曲線
從圖中可以看出,CoolGaN? IGO60R070D1正負電流驅動的對稱性非常好,而且趨勢非常明顯,在電流滿足的情況下,需要的Vgs電壓也非常低。
可以定義CoolGaN?為電流型控制功率器件了嗎?不過其需要的驅動電流也并不大,只需要不到20mA.
在電路設計中我們知道,弱電流信號往往比弱電壓信號的抗干擾能力更強,所以,CoolGaN?在電源中應用會比Mosfet和Sicfet更穩定和可靠。
不過在高頻開關電源的應用中,還是需要按常規做法做到驅動回路盡量短小,將驅動線路中的寄生電感降低至最小,畢竟電感會抑制電流的上升。
同時,由于CoolGaN?的導通域值比較低,所以在高DV/DT和高DI/DT電路中,還是有必要在開關瞬間加入負壓關斷來抑制干擾。
建議采用英飛凌推出的CoolGaN? 專用驅動芯片1EDF5673K、1EDF5673F和1EDS5663H,其不同于傳統功率MOSFET的柵極驅動IC,這個針對英飛凌CoolGaN?量身定制的柵極驅動IC可提供負輸出電壓,以快速關斷氮化鎵開關。
在開關應處于關閉狀態的整個持續時間內,GaN EiceDRIVER IC可以使柵極電壓穩定保持為零。
這可保護氮化鎵開關不受噪音導致誤接通的影響,哪怕是首脈沖,這對于開關電源實現強健運行至關重要。
氮化鎵柵極驅動IC可實現恒定的GaN HEMT開關轉換速率,幾乎不受工作循環或開關速度影響。
這可確保運行穩健性和很高能效,大大縮短研發周期。
它集成了電隔離,可在硬開關和軟開關應用中實現強健運行。
它還可在開關電源的一次側和二次側之間提供保護,并可根據需要在功率級與邏輯級之間提供保護。
這款就是采用英飛凌CoolGaN? IGO60R070D1和專用驅動IC 1EDF5673K的半橋Demo。下面采用這款Demo來實測一下CoolGaN?的效果。
首先,按照英飛凌原廠的參數接入一個12uH的電感形成一個同步Buck的電源。
4個1GHz帶寬的普通無源探頭分別測量信號發生器輸入的1.5MHz時鐘信號、經過門電路生成2路互補的PWM信號送到1EDF5673K的輸入端的信號、1EDF5673K輸出給IGO60R070D1的下管驅動信號;
1個1GHz帶寬的有源中壓差分探頭測量另1個1EDF5673K輸出給IGO60R070D1上管的驅動信號;
2個200MHz的有源差分探頭分別測量IGO60R070D1上下管的Vds電壓波形,1個120MHz帶寬的電流探頭測量電感電流。
再看看板子背面的IGO60R070D1
加上散熱器再來個特寫:
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