四方扁平无引线 (QFN) 封装的单通道 GaN 功率级产品

1.前言

所有功率级设计人员都喜欢在开关节点看到完美的方波。

快速上升/下降沿可降低开关损耗，而低过冲和振铃可最大限度地减少功率 FET 上的电压应力。

功率级的开关节点波形采用 TI 最新的 GaN 技术设计，如图 1a 所示，看起来确实令人印象深刻，从 0V 到 480V，压摆率为 120V/ns，过冲小于 50V。 

图 1：TI 的 600V 半桥功率级 - 开关波形 (a)；设备包 (b)；半桥板的图片（c）。

GaN FET 具有低终端电容，因此能够实现快速开关。然而，当 GaN 半桥以高 di/dt 开关时，功率环路电感会在高压总线和开关节点处引入振铃/过冲。这限制了 GaN FET 的开关速度。

由于长引线和大封装尺寸，传统的功率封装通常具有来自引线和键合线的高电感。在含铅封装中观察到高达几百伏的过冲。减少过冲的关键是最小化功率回路电感。

为了降低引线电感，TI 提供采用表面贴装四方扁平无引线 (QFN) 封装的单通道 GaN 功率级产品。如图 1b 所示，TI 设计的电源环路和栅极环路在 QFN 内部具有低电感。TI 的 GaN 半桥评估模块 (EVM)，如图 1c 所示，将高端和低端器件和总线电容器靠近在一起，并在器件正下方的电路板层返回电源回路。这最大限度地减小了功率回路的尺寸，从而保持低回路电感。

TI 的先进封装和电路板设计将电源回路电感降低到几个纳亨。这种低电感设计与优化的驱动器集成在一起，使 LMG3410 能够以 >100V/ns 的压摆率进行开关，且过冲小于 10%。借助 LMG3410，我们可以设计电源转换器以实现快速开关以提高效率、低电压过冲和降低电磁干扰 (EMI)。

TI 的LMG3410 GaN 功率级使电源设计人员能够开发更高密度和更高效率的电源。LMG341xR050 GaN 功率级具有集成驱动器和保护功能，可让设计人员在电力电子系统中实现更高水平的功率密度和效率。LMG341x 的固有优势超越硅 MOSFET，包括超低输入和输出电容值、可将开关损耗降低 80% 的零反向恢复以及可降低 EMI 的低开关节点振铃。这些优势支持诸如图腾柱 PFC 之类的密集高效拓扑。

LMG341xR050 通过集成一系列独一无二的 特性 提供了传统共源共栅 GaN 和独立 GaN FET 的智能替代产品，以简化设计、最大限度地提高可靠性并优化任何电源的性能。集成式栅极驱动器支持 100V/ns 开关（Vds 振铃几乎为零），低于 100ns 的限流可自行防止意外击穿事件，过热关断可防止热逃逸，而且系统接口信号可提供自监控功能。

· TI GaN 工艺通过了实际应用硬开关任务剖面可靠性加速测试

· 支持高密度电源转换设计

· 与共源共栅或独立 GaN FET 相比具有卓越的系统性能

· 低电感 8mm x 8mm QFN 封装简化了设计和布局

· 可调节驱动强度确保开关性能和 EMI 控制

· 数字故障状态输出信号

· 仅需 +12V 非稳压电源

· 集成栅极驱动器

· 零共源电感

· 20ns 传播延迟，确保 MHz 级工作频率

· 工艺经过调整的栅极偏置电压，确保可靠性

· 25V/ns 至 100V/ns 的用户可调节压摆率

· 强大的保护

· 无需外部保护组件

· 过流保护，响应时间低于 100ns

· 压摆率抗扰性高于 150V/ns

· 瞬态过压抗扰度

· 过热保护

· 针对所有电源轨的 UVLO 保护

· 强大的保护

· LMG3410R050：锁存过流保护

· LMG3411R050：逐周期过流保护

该器件能够以高转换率可靠地切换，结合具有过流和过热保护的集成驱动器，简化了我们开发行业领先电源解决方案的工作。