確保驅(qū)動(dòng)器和 GaN FET 中的功率損耗保持低于封裝在工作溫度下的最大功率耗散限值。驅(qū)動(dòng)器和 GaN FET 中的功率損耗越小，應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)的最大工作頻率就越高。LMG2100R026 器件的總功率耗散是柵極驅(qū)動(dòng)器損耗、自舉二極管功率損耗以及 FET 中的開(kāi)關(guān)和導(dǎo)通損耗的總和。

柵極驅(qū)動(dòng)器損耗是由容性負(fù)載的充電和放電引起的。可以使用方程式 3 來(lái)計(jì)算其近似值。

其中

• Q_G 是柵極電荷
• VCC 為輔助電源
• f_SW 為開(kāi)關(guān)頻率

由于內(nèi)部 CMOS 級(jí)用于緩沖輸出，因此柵極驅(qū)動(dòng)器中存在一些額外損耗。

自舉二極管功率損耗是自舉電容器充電時(shí)產(chǎn)生的正向偏置功率損耗與反向恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生的反向偏置功率損耗之和。由于這些事件每個(gè)周期發(fā)生一次，因此二極管功率損耗與工作頻率成正比。半橋的輸入電壓 (V_IN) 越高，反向恢復(fù)損耗也越高。

GaN FET 引起的功率損耗可分為導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。導(dǎo)通損耗是阻性損耗，可以使用方程式 4 計(jì)算得出。

方程式 4.

其中

• R_DS(on)HS 是高側(cè) GaN FET 導(dǎo)通電阻
• R_DS(on)LS 是低側(cè) GaN FET 導(dǎo)通電阻
• I_RMS(HS) 是高側(cè) GaN FET RMS 電流
• I_RMS(LS) 是低側(cè) GaN FET RMS 電流

使用方程式 5可以計(jì)算一階的開(kāi)關(guān)損耗；可將 V_IN 除以 25V/ns 來(lái)計(jì)算 t_TR 的近似值，這是開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)壓擺率的保守估計(jì)值。

其中

• t_TR 是指從開(kāi)到關(guān)以及從關(guān)到開(kāi)的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)切換時(shí)間之和
• C_OSS(ER) 是每個(gè) GaN FET 的輸出電容

請(qǐng)注意，低側(cè) FET 不會(huì)出現(xiàn)此損耗。在一階損耗計(jì)算中，將忽略低側(cè)器件中的第三象限損耗。

如前所述，開(kāi)關(guān)頻率對(duì)器件功率耗散有直接影響。盡管 LMG2100R026 器件的柵極驅(qū)動(dòng)器能夠以高達(dá) 10MHz 的頻率驅(qū)動(dòng) GaN FET，但必須仔細(xì)考慮，以確保器件的運(yùn)行條件符合建議的工作溫度規(guī)格。具體而言，硬開(kāi)關(guān)拓?fù)渫溶涢_(kāi)關(guān)應(yīng)用產(chǎn)生更多損耗和自發(fā)熱量。

驅(qū)動(dòng)器損耗、自舉二極管損耗以及 GaN FET 中的開(kāi)關(guān)和導(dǎo)通損耗之和就是器件的總功率損耗。精心設(shè)計(jì)電路板布局布線，在電源焊盤(pán)（VIN 和 PGND）附近設(shè)置足夠數(shù)量的散熱過(guò)孔，可實(shí)現(xiàn)封裝的理想功率耗散。帶氣流的頂面安裝散熱器也可以改善封裝的功率耗散。