2023年SMPS应用中实现HV CoolGaN™最佳运行的实用指南.pdf

AN_2306_PL52_2308_151809

优化HVCoolGaN™功率晶体管的PCB布局

关于在开关电源（SMPS）应用中实现HVCoolGaN™最佳运行的实用指南

文：EricPersson，FrancescoDiDomenico

关于本文

范围与目的

高压（HV）氮化镓（GaN）晶体管的快速开关能力给PCB的布局带来了挑战。本应用说明讨论了几个重

要概念，旨在帮助用户了解PCB的布局挑战，并探讨了几个策略，以帮助用户优化布局，实现最佳的整

体电气性能和热性能。

目标受众

对使用高压GaN器件实现最佳性能感兴趣的开关电源（SMPS）设计工程师、PCB布局工程师、技术人

员和电子系统开发人员。

Applicationnote请阅读文末的重要提示和警告事项。V1.0

/coolgan2023-07-28

OptimizingPCBlayoutforHVCoolGaN™power

transistors

PracticalguidelinestogetthebestoperationofHVCoolGaN™in

switched-modepowersupplies(SMPS)application

目录

目录

关于本文1

目录2

1引言3

2实际问题4

3详细了解硬开关中的半桥拓扑5

4互感和部分电感7

5封装电感：固定值还是取决于布局？9

6顶部散热式晶体管封装的优点12

7功率回路布局选项和结果概述14

8栅极驱动布局的注意事项15

9使用驱动法拉第屏蔽19

10优化高速HVGaN晶体管性能的主要建议摘要23

参考文献24

修订记录25

免责声明26

Applicationnote2V1.0

2023-07-28

优化HVCoolGaN™功率晶体管的PCB布局

PracticalguidelinestogetthebestoperationofHVCoolGaN™in

switched-modepowersupplies(SMPS)application

引言

1引言

自从40多年前，第一款开关电源问世以来，PCB的布局就一直是电力电子设计中不可或缺的一环。无论

采用哪种晶体管技术，我们必须理解和管理PCB布局产生的寄生阻抗，确保电路正确、可靠地运行，而

且不会引起不必要的电磁干扰（EMI）。

尽管现代的宽禁带功率半导体不像早期的硅技术那样，存在严重的反向恢复问题，但其较快的开关转换，

会导致其换向dv/dt和di/dt比前代硅技术更加极端。应用说明对PCB布局提供的建议通常是“尽量减小

寄生电感”，但实现这一点的最佳方法并不总是清晰明确。此外，并非所有导电路径都需要有尽可能低的

电感：例如，与电感器的互连——显然该路径中已经存在电感。

当然，尽可能降低所有互连电感，并同时消除PCB上的所有节点到节点的电容是不可能的。因此，成功

的PCB布局的关键在于，理解在开关电子器件中，哪些地方的阻抗是真正重要的，以及如何减轻这种不

可避免的阻抗带来的不良后果。

另一个复杂因素是，PCB布局不仅涉及电气互连的优化，通常还需要热路径，后者与电气优化的目标相冲

突。即使是像散热片这样的机械结构，在应用于PCB并仅用薄薄的热界面材料（TIM）隔开时，也会表现

得像PCB组件的附加电气平面，并与电路的开关节点相互作用。

本应用说明将从解释基本原理开始：开关转换期间到底发生了什么，