氮化镓系统 (GaN Systems) E-HEMTs 的EZDriveTM方案

两种GaN驱动方案的比较：“分立“还是”集成”
• GaN Systems的方案: EZDrive电路
• EZDrive实验验证

使用标准电路控制/驱动芯片驱动GaN器件

• 带驱动的控制芯片输出12V驱动电压
• GaN器件需要+6V门极电压开通
• 需要额外的Vgs 电平转换

两种GaN驱动的解决方案: 集成 或 分立？

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氮化镓系统 (GaN Systems) E-HEMTs 的EZDriveTM方案
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氮化镓系统 (GaN Systems) E-HEMTs 的EZDrive™方案总结

一、背景介绍

GaN Systems提出了EZDrive™电路方案，旨在经济简便地使用带驱动的标准MOSFET控制芯片来实现GaN器件的驱动。

二、GaN驱动方案比较：“分立”与“集成”

• ‌分立方案‌：使用标准的控制/驱动芯片，但需要额外的电平转换电路将12V/0V转换为+6V/-6V以适配GaN器件。此方案提供了更高的设计灵活性，有利于EMI和效率的优化。
• ‌集成方案‌：将驱动电路和线性稳压电路集成在控制芯片上。虽然简化了电路设计，但增加了成本和复杂度，且设计灵活性受限。

三、GaN Systems的EZDrive电路方案

• ‌核心功能‌：EZDrive电路由四个元器件构成电平转换电路，使12V驱动芯片能够驱动+6V开通的GaN器件。开通关断速率可由外部门电阻Rg控制，以减少EMI。
• ‌应用优势‌：
  • 可应用于任何功率等级、频率以及标准控制/驱动芯片。
  • 支持具有单、双或上管/下管驱动的控制芯片。
  • 提供了Kelvin source引脚选项，可降低电源回路和门极回路的耦合效应，实现可预测、高效的开关。

四、EZDrive电路的应用实例

• ‌反激电路‌：使用NCP1342和NCP1250等控制芯片，提供了元器件的推荐值，并可选效率和EMI优化电路。
• ‌半桥电路‌：使用NCP1399和NCP13992等控制芯片，同样提供了元器件的推荐值及可选优化电路。
• ‌升压PFC电路‌：使用NCP1616、NCP1615和L6562A等控制芯片，提供了详细的电路设计和布线原则。

五、实验验证

• ‌反激拓扑‌：实验波形显示，在所有运行情况下均无VGS过压、欠压，且运行温度较低。
• ‌半桥LLC拓扑‌：实验波形同样显示无VGS和VDS过压、欠压，且温度分布合理。
• ‌升压PFC拓扑‌：实验验证了在不同输入电压和负载条件下的稳定性和效率，PF值高达0.99。

六、总结

GaN Systems的EZDrive电路方案为GaN器件的驱动提供了一种经济简便的解决方案。通过标准的MOSFET控制芯片即可实现驱动，降低了成本和复杂度，同时提供了较高的设计灵活性和性能优化空间。该方案在反激电路、半桥电路和升压PFC电路等应用中均表现出色，具有广泛的应用前景。