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• 柵極電容和輸出電容更低。

• 較低的漏源極導(dǎo)通電阻(R_DS(ON))可實(shí)現(xiàn)更高的電流操作，從而降低了傳導(dǎo)損耗。

• 無需體二極管，因此反向恢復(fù)電荷(Q_RR)低或?yàn)榱恪?/span>

GaN晶體管支持大多數(shù)包含單獨(dú)功率因數(shù)校正(PFC)和DC-DC部分的AC/DC電源：前端、無電橋PFC以及其后的LLC諧振轉(zhuǎn)換器（兩個電感和一個電容）。此拓?fù)渫耆蕾囉趫D1所示的半橋和全橋電路。

如果將數(shù)字信號處理器(DSP)作為主控制器，并用GaN晶體管替換硅MOSFET，就需要一種新的隔離技術(shù)來處理更高的開關(guān)頻率。這主要包括隔離式GaN驅(qū)動器。

從以前的模擬控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)镈SP控制系統(tǒng)時，需要將脈寬調(diào)制(PWM)信號與其他控制信號隔離開來。雙通道ADuM121可用于DSP之間的UART通信。為了盡量減小隔離所需系統(tǒng)的總體尺寸，進(jìn)行電路板組裝時使用了環(huán)氧樹脂密封膠。小尺寸和高功率密度在AC/DC電源的發(fā)展過程中至關(guān)重要。市場需要小封裝隔離器產(chǎn)品。

與使用MOS相比，使用GaN時，傳輸延遲/偏斜、負(fù)偏壓/箝位和 ISO柵極驅(qū)動器尺寸非常重要。為了使用GaN驅(qū)動半橋或全橋晶體管，PFC部分可使用單通道驅(qū)動器ADuM3123，LLC部分則使用雙通道驅(qū)動器ADuM4223。

ADI的 isoPower^?技術(shù)專為跨越隔離柵傳輸功率而設(shè)計(jì)，ADuM5020緊湊型芯片解決方案采用該技術(shù)，能夠使GaN晶體管的輔助電源與柵極的輔助電源相匹配。

為了充分利用GaN晶體管，要求隔離柵極驅(qū)動器最好具有以下特性：

• 最大允許柵電壓<7 VV

• 開關(guān)節(jié)點(diǎn)下dv/dt>100 kV/ms ，CMTI為100 kV/μs至200 kV/μs

• 對于650 V應(yīng)用，高低開關(guān)延遲匹配≤50 ns

• 用于關(guān)斷的負(fù)電壓箝位(–3 V)

有幾種解決方案可同時驅(qū)動半橋晶體管的高端和低端。關(guān)于傳統(tǒng)的電平轉(zhuǎn)換高壓驅(qū)動器有一個傳說，就是最簡單的單芯片方案僅廣泛用于硅基MOSFET。在一些高端產(chǎn)品（例如，服務(wù)器電源）中，使用ADuM4223雙通道隔離驅(qū)動器來驅(qū)動MOS，以實(shí)現(xiàn)緊湊型設(shè)計(jì)。但是采用GaN時，電平轉(zhuǎn)換解決方案存在一些缺點(diǎn)，如傳輸延遲很大，共模瞬變抗擾度(CMTI)有限，用于高開關(guān)頻率的效果也不是很理想。與單通道驅(qū)動器相比，雙通道隔離驅(qū)動器缺少布局靈活性。同時，也很難配置負(fù)偏壓。表1對這些方法做了比較。

表1. 驅(qū)動GaN半橋晶體管不同方法的比較

對于GaN晶體管，可使用單通道驅(qū)動器。ADuM3123是典型的單通道驅(qū)動器，可使用齊納二極管和分立電路提供外部電源來提供負(fù)偏壓（可選），如圖3所示。

目前，GaN器件通常與驅(qū)動器分開封裝。這是因?yàn)镚aN開關(guān)和隔離驅(qū)動器的制造工藝不同。未來，將GaN晶體管和隔離柵驅(qū)動器集成到同一封裝中將會減少寄生電感，從而進(jìn)一步增強(qiáng)開關(guān)性能。一些主要的電信供應(yīng)商計(jì)劃自行封裝GaN系統(tǒng)，構(gòu)建單獨(dú)的定制模塊。從長遠(yuǎn)來看，用于GaN系統(tǒng)的驅(qū)動器也許能夠集成到更小的隔離器模塊中。如圖4所示，ADuM110N (等微型單通道驅(qū)動器（低傳輸延遲、高頻率）和isoPower ADuM5020設(shè)計(jì)簡單，可支持這一應(yīng)用趨勢。

與傳統(tǒng)硅基MOSFET相比，GaN晶體管具有更小的器件尺寸、更低的導(dǎo)通電阻和更高的工作頻率等諸多優(yōu)點(diǎn)。采用GaN技術(shù)可縮小解決方案的總體尺寸，且不影響效率。GaN器件具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在中高電壓電源應(yīng)用中。采用ADI的iCoupler^?技術(shù)驅(qū)動新興GaN開關(guān)和晶體管能夠帶來出色的效益。

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