【学习笔记分享】反激电源中如何进行GaN开关管的驱动设计

对于市面上的GaN开关管,其栅极驱动电压的范围大多在-1.4V—7V(部分产品耐负压能力能到达-6V)之间。而常见的Si器件其正向驱动电压常在8—12V之间,SiC器件的正向驱动电压在15—20V之间。GaN开关管驱动电压推荐值为6V,若使用Si器件的驱动方案,驱动因此需要加入额外的驱动电平转换电路,使其能够用于GaN开关管的驱动。
下面介绍一种简单的常见的分压式驱动电路:


通过该电路,将驱动电压限制在-1.4V—7V之间,图中各器件的功能如下:Rdrive调节开关管开通/关断速度;Dz钳位开关管的驱动电压;Ra和Rb为分压电阻;Cc为开关加速电容。

开通过程中,驱动的电流回路如下图所示,驱动电压主要通过Rdrive、Cc快速给开关管的Ciss/Crss充电,栅极电压快速上升打开开关管。

关断过程,驱动的电流回路如下图所示,通过Rdrive、Cc快速给开关管的Ciss/Crss放电,栅极电压快速拉低关断功率管。Ciss放完电后因Cc电容需要继续放电,Dz流过电流产生负压。

下面简单介绍参数设计过程:
1、栅极下拉电阻Rb一般取值10—20kΩ;
2、Dz一般取6.2V稳压二极管,精度±2%;
3、查阅开关管的datasheet确定栅极电流Igss_max,栅极正电压Vgs(一般设定6V);
4、分压电阻可以通过下式进行计算,Rdrive确定后,Ra相应也确定。
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5、Cc电容容值可以通过下式进行计算,Cc电容太小会导致开关过程变缓,有无法及时开启和关断的风险,且容值越大,关断时负压维持时间越长。
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