ZHCSUG9C January 2024 – March 2025 LMG3100R017 , LMG3100R044
PRODUCTION DATA
8.2.2.5 功率耗散
確保驅動器和 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。驅動器和 GaN FET 中的功率損耗越小，應用中可實現的最大工作頻率就越高。LMG3100 器件的總功率耗散是柵極驅動器損耗、自舉二極管功率損耗以及 FET 中的開關和導通損耗的總和。
柵極驅動器損耗是由容性負載的充電和放電引起的?？梢允褂?a xmlns:opentopic="http://www.idiominc.com/opentopic" class="xref" href="#SNOSCY412191">方程式 3 來計算其近似值。
其中
- QG 是柵極電荷
- VCC 為輔助電源
- fSW 為開關頻率
由于內部 CMOS 級用于緩沖輸出，因此柵極驅動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產生的正向偏置功率損耗與反向恢復時產生的反向偏置功率損耗之和。由于這些事件每個周期發生一次，因此二極管功率損耗與工作頻率成正比。半橋的輸入電壓 (VIN) 越高，反向恢復損耗也越高。
GaN FET 引起的功率損耗可分為導通損耗和開關損耗。導通損耗是阻性損耗，可以使用方程式 4 計算得出。
其中
- RDS(on)HS 是高側 GaN FET 導通電阻
- RDS(on)LS 是低側 GaN FET 導通電阻
- IRMS(HS) 是高側 GaN FET RMS 電流
- IRMS(LS) 是低側 GaN FET RMS 電流
使用以下公式可以計算一階的開關損耗；可將 VIN 除以 25V/ns 來計算 tTR 的近似值，這是開關節點壓擺率的保守估計值。方程式 5。
其中
- tTR 是指從開到關以及從關到開的開關節點切換時間之和
- COSS(ER) 是每個 GaN FET 的輸出電容
請注意，低側 FET 不會出現此損耗。在一階損耗計算中，將忽略低側器件中的第三象限損耗。
如前所述，開關頻率對器件功率耗散有直接影響。盡管 LMG3100 器件的柵極驅動器能夠以高達 10MHz 的頻率驅動 GaN FET，但必須仔細考慮，以確保器件的運行條件符合建議的工作溫度規格。具體而言，硬開關拓撲往往比軟開關應用產生更多損耗和自發熱量。
驅動器損耗、自舉二極管損耗以及 GaN FET 中的開關和導通損耗之和就是器件的總功率損耗。精心設計電路板布局布線，在電源焊盤（VIN 和 PGND）附近設置足夠數量的散熱過孔，可實現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。