LMG3425R030 中實(shí)現(xiàn)了可操作的理想二極管模式 (OP-IDM)，而 LMG3422R030 中未實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)注意，OP-IDM 功能不是通用理想二極管模式功能，不能使 LMG3425R030 作為二極管自主運(yùn)行，包括作為自主同步整流器。此外，OP-IDM 功能不用于支持高壓硬開(kāi)關(guān)應(yīng)用中從導(dǎo)通狀態(tài)到關(guān)斷狀態(tài)的理想二極管模式轉(zhuǎn)換。將 LMG3425R030 用于此情況類似于在具有負(fù)空載時(shí)間的半橋功率級(jí)上操作，這將導(dǎo)致相應(yīng)的高擊穿電流。

相反，如下文所述，LMG3425R030 OP-IDM 功能的實(shí)現(xiàn)具有針對(duì)性，旨在解決特定的關(guān)斷狀態(tài)第三象限電流情況，同時(shí)盡可能減少理想二極管模式可能產(chǎn)生危險(xiǎn)擊穿電流事件的情況。

OP-IDM 旨在最大限度地降低零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS) 事件中出現(xiàn)的 GaN FET 關(guān)斷狀態(tài)第三象限損耗。ZVS 事件可發(fā)生在同步整流器和 LLC 轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用中。當(dāng)電感元件在 FET 導(dǎo)通之前使 FET 漏極電壓放電時(shí)，從 FET 關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生 ZVS 事件。放電結(jié)束時(shí)電感元件將 FET 漏源電壓拉為負(fù)向電壓，同時(shí) FET 導(dǎo)通關(guān)斷狀態(tài)第三象限電流。

電源控制器使用空載時(shí)間控制來(lái)設(shè)置 FET 導(dǎo)通之前結(jié)束 ZVS 事件所需的時(shí)間。ZVS 時(shí)間和產(chǎn)生的 FET 關(guān)斷狀態(tài)第三象限電流均與電源轉(zhuǎn)換器運(yùn)行相關(guān)。當(dāng)電感元件以低電流轉(zhuǎn)換 FET 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)的 ZVS 時(shí)間和較低的第三象限電流；當(dāng)電感元件以高電流轉(zhuǎn)換 FET 時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)較短的 ZVS 時(shí)間和較高的第三象限電流。精密控制器以最佳方式調(diào)整空載時(shí)間，從而最大限度地降低第三象限損耗。更簡(jiǎn)單的控制器則使用固定的空載時(shí)間來(lái)應(yīng)對(duì)盡可能長(zhǎng)的 ZVS 時(shí)間。因此，在空載時(shí)間固定的應(yīng)用中，在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)盡可能高的關(guān)斷狀態(tài)第三象限損耗。

通過(guò)在檢測(cè)到第三象限電流時(shí)立即自動(dòng)導(dǎo)通 GaN FET，OP-IDM 可降低空載時(shí)間固定的應(yīng)用中的損耗。從這個(gè)意義上講，OP-IDM 可謂提供了具有最優(yōu)空載時(shí)間控制的導(dǎo)通輔助功能。同時(shí)，OP-IDM 不用于在正常運(yùn)行中關(guān)斷 GaN FET。OP-IDM 關(guān)斷功能僅作為一種保護(hù)機(jī)制提供，用于防止擊穿電流。

OP-IDM 在由輸入引腳控制的正常 LMG3425R030 開(kāi)關(guān)操作范圍內(nèi)工作。OP-IDM 運(yùn)行的關(guān)鍵考慮因素是確保導(dǎo)通輔助功能僅在 ZVS 邊沿激活。例如，在輸入引腳變?yōu)楦唠娖揭詫?dǎo)通 GaN FET 之前和輸入引腳變?yōu)榈碗娖揭躁P(guān)斷 GaN FET 之后，在用作同步整流器的 LMG3425R030 中都可檢測(cè)到第三象限電流。當(dāng) OP-IDM 檢測(cè)到第三象限電流時(shí)，OP-IDM 會(huì)在輸入引腳變?yōu)楦唠娖街皩?dǎo)通 GaN FET。但如果 OP-IDM 因?yàn)闄z測(cè)到第三象限電流，所以在輸入關(guān)斷 GaN FET 后立即重新將其導(dǎo)通，則屬于 OP-IDM 出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果 OP-IDM 在這種情況下使 GaN FET 導(dǎo)通，則會(huì)在對(duì)側(cè)電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)發(fā)生擊穿電流事件。OP-IDM 通過(guò)要求漏極電壓在尋找 ZVS 事件之前首先變?yōu)檎螂妷海苊饬岁P(guān)斷沿上出現(xiàn)此類擊穿電流問(wèn)題。

OP-IDM 狀態(tài)機(jī)如 圖 7-6 所示。對(duì)于每個(gè)狀態(tài)，在狀態(tài)框的右上方都有一個(gè)狀態(tài)編號(hào)。

圖 7-6 可操作的理想二極管模式 (OP-IDM) 狀態(tài)機(jī)

1. 在 OP-IDM 狀態(tài) #5 中輸入引腳變?yōu)榈碗娖胶螅碌?OP-IDM 周期從 OP-IDM 狀態(tài) #1 開(kāi)始。在 OP-IDM 狀態(tài) #1 中時(shí)，OP-IDM 會(huì)關(guān)斷 GaN FET。OP-IDM 監(jiān)測(cè) GaN FET 漏極電壓，尋找正向漏極電壓以確定是否可以立即開(kāi)始尋找 ZVS 事件。檢測(cè)到 GaN FET 正向漏極電壓后，器件會(huì)進(jìn)入 OP-IDM 狀態(tài) #2。
2. 在 OP-IDM 狀態(tài) #2 中時(shí)，OP-IDM 會(huì)保持 GaN FET 關(guān)斷。OP-IDM 繼續(xù)監(jiān)測(cè) GaN FET 漏極電壓。但此時(shí)它會(huì)尋找負(fù)向漏極電壓，此電壓意味著在 ZVS 事件后第三象限電流正在流動(dòng)。這也是器件通電或退出 OTSD 時(shí)的起始狀態(tài)。在檢測(cè)到 GaN FET 負(fù)向漏極電壓后，器件進(jìn)入 OP-IDM 狀態(tài) #3。
3. 在 OP-IDM 狀態(tài) #3 中時(shí)，OP-IDM 會(huì)導(dǎo)通 GaN FET。該狀態(tài)下，OP-IDM 會(huì)監(jiān)測(cè)漏極電流。理想情況下，器件只需保持在該狀態(tài)，直到輸入變?yōu)楦唠娖健ＢO電流得到監(jiān)測(cè)，可以防止意外擊穿電流事件。如果檢測(cè)到第一象限漏極電流，器件會(huì)進(jìn)入 OP-IDM 狀態(tài) #4。
4. 在 OP-IDM 狀態(tài) #4 中時(shí)，OP-IDM 會(huì)將 GaN FET 鎖定為關(guān)斷狀態(tài)。GaN FET 僅在輸入引腳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)重新導(dǎo)通。
5. 當(dāng)輸入引腳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，器件會(huì)從任何其他狀態(tài)進(jìn)入 OP-IDM 狀態(tài) #5。在 OP-IDM 狀態(tài) #5 中時(shí)，GaN FET 則根據(jù)命令導(dǎo)通。OP-IDM 在此狀態(tài)下空閑。當(dāng)輸入變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，將開(kāi)始新的 OP-IDM 開(kāi)關(guān)周期，器件進(jìn)入 OP-IDM 狀態(tài) #1。

OP-IDM 每個(gè)輸入周期只能導(dǎo)通 GaN FET 一次。如果在 OP-IDM 導(dǎo)通 GaN FET 和輸入引腳變?yōu)楦唠娖街g檢測(cè)到意外擊穿電流，OP-IDM 將會(huì)在輸入周期的剩余時(shí)間內(nèi)將 GaN FET 鎖定為關(guān)斷狀態(tài)。

請(qǐng)注意，如果檢測(cè)到正向漏極電壓后面接著負(fù)向漏極電壓，則在輸入變?yōu)榈碗娖胶螅琌P-IDM 功能將導(dǎo)通 GaN FET。必須對(duì)使用 LMG3425R030 的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以確定這一系列事件是否會(huì)造成擊穿電流事件。分析必須涵蓋所有電源系統(tǒng)特殊情況，包括啟動(dòng)、關(guān)斷、無(wú)負(fù)載、過(guò)載和故障事件。請(qǐng)注意，當(dāng)不連續(xù)導(dǎo)通模式 (DCM) 周期結(jié)束時(shí)的振鈴觸發(fā) OP-IDM 導(dǎo)通 GaN FET 時(shí)，DCM 運(yùn)行將很容易產(chǎn)生 OP-IDM 擊穿電流事件。