ZHCSWR0A July   2024  – October 2024 LMG2100R026

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 典型特性
  7. 6 参数测量信息
    1. 6.1 传播延迟和失配测量
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1 控制输入
      2. 7.3.2 启动和 UVLO
      3. 7.3.3 自举电源电压钳位
      4. 7.3.4 电平转换
    4. 7.4 器件功能模式
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1 VCC 旁路电容器
        2. 8.2.2.2 自举电容器
        3. 8.2.2.3 压摆率控制
        4. 8.2.2.4 功率耗散
      3. 8.2.3 应用曲线
    3. 8.3 电源相关建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
      1. 9.1.1 相关文档
    2. 9.2 接收文档更新通知
    3. 9.3 支持资源
    4. 9.4 商标
    5. 9.5 静电放电警告
    6. 9.6 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息
    1. 11.1 封装信息

8.2.2.4 功率耗散

确保驱动器和 GaN FET 中的功率损耗保持低于封装在工作温度下的最大功率耗散限值。驱动器和 GaN FET 中的功率损耗越小，应用中可实现的最大工作频率就越高。LMG2100R026 器件的总功率耗散是栅极驱动器损耗、自举二极管功率损耗以及 FET 中的开关和导通损耗的总和。

栅极驱动器损耗是由容性负载的充电和放电引起的。可以使用方程式 3 来计算其近似值。

方程式 3. P = 2 × QG × VCC × fSW

其中

  • QG 是栅极电荷
  • VCC 为辅助电源
  • fSW 为开关频率

由于内部 CMOS 级用于缓冲输出，因此栅极驱动器中存在一些额外损耗。

自举二极管功率损耗是自举电容器充电时产生的正向偏置功率损耗与反向恢复时产生的反向偏置功率损耗之和。由于这些事件每个周期发生一次，因此二极管功率损耗与工作频率成正比。半桥的输入电压 (VIN) 越高，反向恢复损耗也越高。

GaN FET 引起的功率损耗可分为导通损耗和开关损耗。导通损耗是阻性损耗，可以使用方程式 4 计算得出。

方程式 4. LMG2100R026

其中

  • RDS(on)HS 是高侧 GaN FET 导通电阻
  • RDS(on)LS 是低侧 GaN FET 导通电阻
  • IRMS(HS) 是高侧 GaN FET RMS 电流
  • IRMS(LS) 是低侧 GaN FET RMS 电流

使用方程式 5可以计算一阶的开关损耗；可将 VIN 除以 25V/ns 来计算 tTR 的近似值，这是开关节点压摆率的保守估计值。

方程式 5. P SW= VIN × IOUT × tTR× fSW + VIN × VIN × COSS(ER) × fSW

其中

  • tTR 是指从开到关以及从关到开的开关节点切换时间之和
  • COSS(ER) 是每个 GaN FET 的输出电容

请注意，低侧 FET 不会出现此损耗。在一阶损耗计算中，将忽略低侧器件中的第三象限损耗。

如前所述，开关频率对器件功率耗散有直接影响。尽管 LMG2100R026 器件的栅极驱动器能够以高达 10MHz 的频率驱动 GaN FET，但必须仔细考虑，以确保器件的运行条件符合建议的工作温度规格。具体而言，硬开关拓扑往往比软开关应用产生更多损耗和自发热量。

驱动器损耗、自举二极管损耗以及 GaN FET 中的开关和导通损耗之和就是器件的总功率损耗。精心设计电路板布局布线，在电源焊盘（VIN 和 PGND）附近设置足够数量的散热过孔，可实现封装的理想功率耗散。带气流的顶面安装散热器也可以改善封装的功率耗散。