一種高效GaN基Buck開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì).pdf

1、GaN（gallium nitride）功率器件以其優(yōu)于傳統(tǒng)Si功率器件的高開(kāi)關(guān)速度、低導(dǎo)通電阻等特性而有望被廣泛應(yīng)用于高頻、高功率密度的功率轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。其快速開(kāi)關(guān)特性在降低器件開(kāi)關(guān)損耗的同時(shí)有助于提升系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻率從而減小系統(tǒng)體積，低導(dǎo)通電阻特性則在降低器件導(dǎo)通損耗的同時(shí)節(jié)約芯片面積進(jìn)而降低系統(tǒng)成本。然而僅從器件參數(shù)層面評(píng)估GaN功率器件在功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的性能優(yōu)勢(shì)是不全面的，運(yùn)用成熟的Si功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論從功能分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試測(cè)試

2、等方面全面對(duì)比兩種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的性能差異，有助于我們更好地利用GaN功率器件性能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以功率器件理論為基礎(chǔ)，對(duì)比當(dāng)前技術(shù)條件下Si MOSFET產(chǎn)品與GaN功率器件的性能差異，理論分析GaN功率器件向Si功率電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)移植可能存在的問(wèn)題。⑵依據(jù)成熟的 Buck開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)理論完成驗(yàn)證平臺(tái)搭建，針對(duì)理論分析和電路仿真產(chǎn)生的結(jié)果差異提出合理假設(shè)分析，揭示GaN功率器件功耗分析模型不完善以及

3、在系統(tǒng)應(yīng)用中易誤開(kāi)啟、對(duì)寄生參數(shù)敏感性高、對(duì)死區(qū)時(shí)間設(shè)置要求高等缺點(diǎn)，通過(guò)引入死區(qū)時(shí)間調(diào)節(jié)電路、反向并聯(lián)肖特基二極管、優(yōu)化環(huán)路寄生電感等解決辦法改善上述問(wèn)題，并借助仿真手段進(jìn)行分析驗(yàn)證。⑶檢驗(yàn)樣機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)指標(biāo)的契合度，結(jié)合樣機(jī)測(cè)試結(jié)果對(duì)理論假設(shè)和仿真結(jié)果進(jìn)行分析，揭示實(shí)際應(yīng)用與仿真結(jié)果差異。根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)仿真階段提出的問(wèn)題解決辦法進(jìn)行說(shuō)明，證明設(shè)計(jì)方法的合理性和有效性。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明樣機(jī)性能符合預(yù)期設(shè)計(jì)指標(biāo)，所采用的效率提升手段