ZHCUBJ2 November   2023

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项 [必填主题]
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 LMG3624
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 准谐振操作
    2. 3.2 变压器设计
    3. 3.3 GaN FET 开关器件
    4. 3.4 电流检测仿真电阻
  10. 4硬件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 所需硬件
      1. 4.1.1 硬件
      2. 4.1.2 测试设备
    2. 4.2 测试设置
    3. 4.3 测试结果
      1. 4.3.1 效率结果
      2. 4.3.2 热结果
      3. 4.3.3 开关波形
      4. 4.3.4 开关瞬变
  11. 5设计和文档支持
    1. 5.1 设计文件
      1. 5.1.1 原理图
      2. 5.1.2 BOM
    2. 5.2 工具与软件
    3. 5.3 文档支持 [必填主题]
    4. 5.4 支持资源
    5. 5.5 商标
  12. 6作者简介

3.3 GaN FET 开关器件

由于准谐振转换器旨在更大限度地减小具有高开关频率的变压器尺寸，因此开关器件必须能够支持高频操作，而不会遭受重大的额外功率损耗损失。

选择开关器件时必须考虑两种类型的损耗：与频率相关的开关损耗 和与电流相关的传导损耗。

在准谐振反激式应用中，开关损耗的主要部分可以归因于导通存储的能量损耗，通过方程式 12 进行了说明：

方程式 12. P L O S S , T U R N - O N - E N E R G Y = = 1 2 C D × V V A L L E Y 2 × f S W

在这里，CD 项高度依赖于开关器件的输出电容。考虑到有效输出电容 COSS 远低于具有类似导通电阻的对应硅 FET，因此，选择 LMG3624 集成式 GaN FET 来优化这种开关损耗。

GUID-20221210-SS0I-LNWW-ZPMV-HLVZ4GCRFLGB-low.svg图 3-3 LMG3624 COSS 与 VDS 特性

图 3-3 展示了 LMG3624 器件的 COSS 和 VDS 特性。

当从 400V 切换到 0V 时，器件的有效能量相关输出电容 CO,ER 仅为 29pF。使用方程式 12 并假设 fSW= 150kHz，此值的 CO,ER 会产生 348mW 的导通存储能量损耗，约为系统效率的 0.53%。实际上，由于谷值开关运行，该设计的开关电压低于 400V，从而减少了功耗。

可使用方程式 13 计算导通损耗部分。

方程式 13. P C O N D U C T I O N = I R M S 2 × R D S ( o n )

其中

  • IRMS 是通过 GaN 器件的 RMS 电流 (1.2A)
  • RDS(on) 是导通电阻 (170mΩ)

在此 65W 应用中，90VAC 输入时的最坏情况传导损耗为 261mW，即系统效率的 0.40%

当考虑开关损耗和传导损耗的主要构成时，GaN 器件对整个系统损耗的贡献不到 0.9%，从而实现了简单的热设计和较高的系统效率。