5 利用集成 GaN 簡化 ACF 級(jí)

本應(yīng)用手冊分析了基于 GaN 的 ACF 如何解決散熱和能量存儲(chǔ)方面的難題，從而為小尺寸設(shè)計(jì)提供方便。但是，下一個(gè)挑戰(zhàn)是管理實(shí)際實(shí)施，同時(shí)考慮成本和集成。圖 5-1 顯示了支持此拓?fù)涞墓β始?jí)所需的主要元件。

圖 5-1 ACF 的實(shí)際實(shí)施

除了控制器，功率級(jí)初級(jí)側(cè)所需的半導(dǎo)體器件包括高側(cè)和低側(cè) FET、高側(cè)和低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器、高側(cè)電平轉(zhuǎn)換器和自舉二極管。所有器件連同偏置電阻器和旁路電容器都可能會(huì)無謂地增加成本、BOM 數(shù)量和總體布板空間。

為了解決所有這些器件的復(fù)雜性，LMG2610 通過將所有器件集成到一個(gè) 7mm × 9mm 封裝中來簡化功率級(jí)。

圖 5-2 LMG2610 方框圖

如圖 5-2 所示，LMG2610 集成了 170mΩ/248mΩ GaN 半橋、柵極驅(qū)動(dòng)器、電平轉(zhuǎn)換器和自舉二極管。該器件可支持高達(dá) 75W 的 ACF 設(shè)計(jì)。

除了集成外，LMG2610 的一個(gè)主要特性是電流檢測仿真，該特性可進(jìn)一步降低 ACF 設(shè)計(jì)中的功率損耗。所有電流模式控制器都會(huì)檢測流經(jīng)低側(cè) FET 的電流，以控制器件的導(dǎo)通時(shí)間。但是，LMG2610 不必通過傳統(tǒng)的檢測電阻器檢測實(shí)際 FET 電流，而是通過 CS 引腳輸出低側(cè) FET 電流的降壓副本 (1mA/A)。然后，將復(fù)制的電流信號(hào)饋送到電阻器中，并產(chǎn)生控制器所需的與傳統(tǒng)電流檢測方案產(chǎn)生的電壓相同的電壓。這里的不同之處在于，功率損耗是傳統(tǒng)檢測方案的一小部分，如方程式 6 所示。

將此功能與 ZVS 和零鉗位損耗結(jié)合使用可實(shí)現(xiàn)出色的 ACF 效率。

與分立式設(shè)計(jì)相比，將 LMG2610 集成 GaN 半橋與 UCC28782 ACF 控制器配合使用可提供簡單且具有成本效益的解決方案。這種組合可實(shí)現(xiàn)高頻運(yùn)行，在所有負(fù)載電平下都具有高效率、低待機(jī)功耗以及在高輸入電壓下減少 EMI 信號(hào)。與圖 5-1 相比，由于 LMG2610 提供集成功能，因此圖 5-3 要簡單得多。

圖 5-3 具有 UCC28782 控制器和 LMG2610 集成 GaN 半橋的 ACF 功率級(jí)