ZHDA146 January   2026 LMG3522R030

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2飞跨电容器开关单元的工作原理
    1. 2.1 三电平飞跨电容器开关单元的开关模式
  6. 3飞跨电容器开关单元的设计注意事项
    1. 3.1 导通和开关损耗
      1. 3.1.1 交流导通损耗
      2. 3.1.2 AC 开关损耗
    2. 3.2 无源元件设计
      1. 3.2.1 升压电感器设计
      2. 3.2.2 直流链路高频率纹波
      3. 3.2.3 飞跨电容器设计
    3. 3.3 布局布线注意事项
    4. 3.4 预充电网络
  7. 4实验结果
    1. 4.1 为 TIDA-010957 的飞跨电容器进行预充电
    2. 4.2 稳态运行情况
  8. 5总结
  9. 6参考资料

布局布线注意事项

第 3.2 节所示,通过公式可以看出,使用更高的开关频率进行开关,可以显著减小飞跨电容器和升压电感器的值。为了实现更高的开关频率,可采用 GaN 晶体管。这些晶体管的开关速度快于标准 Si FET,从而降低了开关损耗。更快的开关速度会导致高 di/dt,同时产生环路寄生电感,这会导致重要器件过压。过压会导致 EMI 问题,甚至导致器件损坏。在此拓扑结构中,两个换向环路可以如图 3-9 中所示。

 三电平飞跨电容器开关引脚的换向环路图 3-9 三电平飞跨电容器开关引脚的换向环路
 基于 LMG3522R030 的三电平飞跨电容器开关单元的布局图 3-10 基于 LMG3522R030 的三电平飞跨电容器开关单元的布局

请注意,图 3-10 中未显示飞跨电容器。仅显示了去耦合的陶瓷电容器。蓝色箭头表示内部环路,由 S2、S3 和 C1 的寄生电感组成。可以按照 LMG3522R030 数据表中所示的布局建议优化此布局。红色圆圈表示外部环路,由 S1、S4 和 C3 组成。为了解耦 S2 和 S3 的寄生电感,可以将电容器 C2 与 C1 并联放置。拥有这个额外的电容器可以改善本地布局,实现 FET 展频,而不会影响电源性能。三电平飞跨电容器开关单元的建议布局如图 3-10 所示。

请注意,从这张图中可以看出,通过添加电容器 C2,开关环路的寄生电感会减小。在添加额外元件时,由于电路板的机械尺寸更大,因此对栅极驱动器信号的处理会变得复杂。这可能会导致需要降低 FET 的额定开关速度,从而增加总损耗。该问题可通过采用集成栅极驱动器的 GaN 晶体管(如 LMG3522R030)来解决。由于内部栅极驱动器的设计,可以快速驱动 GaN 晶体管。