ZHCST00A September 2023 – May 2024 LMG3522R050 , LMG3526R050
PRODUCTION DATA
7.3.10.1 過熱關斷理想二極管模式
LMG352xR050 中實現了過溫關斷理想二極管模式（OTSD-IDM）。如“過熱關斷保護”部分所述，當 GaN FET 過熱時，理想二極管模式能夠提供最佳的 GaN FET 保護。
當 OTSD-IDM 對 GaN FET 進行保護時，OTSD-IDM 會考慮整個、部分或完全不考慮電源系統的運行情況。電源系統可能無法通過自行關閉，對在 GaN OTSD 事件中 LMG352xR050 將“故障”引腳置位進行響應，只會繼續嘗試運行。電源系統某些部分可能會因控制器軟件故障、焊點斷裂或器件出于保護自身緣故而關斷等任何原因而停止運行。在電源系統關閉的瞬間，電源系統停止提供柵極驅動信號，但電感元件在放電時會繼續強制電流流動。
OTSD-IDM 狀態機如 圖 7-6 所示。對于每個狀態，在狀態框的右上方都有一個狀態編號。
圖 7-6 過熱關斷理想二極管模式（OTSD-IDM）狀態機- 如果輸入引腳上檢測到了下降沿，LMG352xR050 GaN FET 將始終進入狀態 #1。OTSD-IDM 在 OTSD-IDM 狀態 #1 時關閉 GaN FET。OTSD-IDM 等待輸入下降沿消隱時間結束。這段時間為對側 FET 提供了開關時間，以便產生正漏極電壓。消隱時間結束后，器件會進入 OTSD-IDM 狀態 2。
- 對于 OTSD-IDM 狀態 #2，如果來自 OTSD-IDM 狀態 #1，OTSD-IDM 會保持 GaN FET 關斷狀態；如果來自 OTSD-IDM 狀態 #3，OTSD-IDM 會關閉 GaN FET。在 OP-IDM 狀態 #2 時，OTSD-IDM 會監測 GaN FET 的漏極電壓。它在尋找負向漏極電壓，這意味著第三象限電流正在流動。這也是器件進入 OTSD 時的起始狀態。檢測到 GaN FET 負向漏極電壓后，器件會進入 OTSD-IDM 狀態 #3
- 在 OTSD-IDM 狀態 #3 時，OTSD-IDM 會打開 GaN FET。該狀態下，OTSD-IDM 會監測漏極電流。如果檢測到第一象限漏極電流，器件會進入 OTSD-IDM 狀態 #2。
狀態 #1 用于防止擊穿電流。狀態 #1 在進入狀態 #2 前會等待一段固定的時間。固定的時間段是為了給對側開關提供開關時間，以及產生正向漏極電壓。預留固定時間是為了避免在未產生正向漏極電壓的情況下出現卡滯情況。
如果在 LMG352xR050 進入 OTSD 以后轉換器繼續開關，狀態 #1 有助于防止擊穿電流。同時，如果轉換器在 LMG352xR050 已經進入 OTSD 狀態情況下啟動開關，該等情況下，可通過先開關 OTSD 設備的方式，迫使其進入狀態 #1，從而獲得擊穿電流保護。例如，升壓 PFC 中的同步整流器能夠在初始輸入電源應用期間進入 OTSD，因為浪涌電流會對 PFC 輸出電容充電。如果轉換器在開關升壓 PFC FET 以前先開關同步整流器 FET，則可以避免擊穿電流事件。
如果沒有輸入信號，狀態機會僅作為典型理想二極管模式狀態機，在狀態 #2 與狀態 #3 之間移動。這樣，當電源系統關閉時，所有電感元件都會放電，并且 GaN FET 會產生最小的放電應力。
注：OTSD-IDM 狀態機沒有針對重復擊穿電流事件的保護。存在退化情況，例如，LMG352xR050 在轉換器運行期間丟失輸入信號，這可能會導致 OTSD-IDM 受到重復的擊穿電流事件的影響。這種情況下，沒有很好的解決方案。如果 OTSD-FET 不允許發生重復的擊穿電流事件，GaN IDM 反而會承受過大的關斷狀態第三象限損耗。