大聯大世平集團推出基於ON Semiconductor產品的小型化工業電源供應器方案 ...

圖1：大聯大世平推出基於ON Semiconductor產品的小型化工業電源供應器方案的展示版圖

氮化鎵（GaN）是最接近理想的半導體開關的器件，其能夠以非常高的效能和高功率密度來實現電源轉換。雖然GaN器件的效能高於當今的矽基方案，能夠輕鬆超過服務器和雲資料中心最嚴格的80+規範或USB PD外部適配器的歐盟行為準則Tier 2標準。但GaN器件在某些方面又不如舊的矽技術，為了充分發揮該技術的潛在優勢，在電路設計時，外部驅動電路必須與GaN器件相匹配。

圖2：大聯大世平推出基於ON Semiconductor產品的小型化工業電源供應器方案的方塊圖

GaN驅動器對性能至關重要，驅動器使驅動電壓保持在電壓最大限值內並不是唯一的要求。對於快速開關，雖然GaN也有閘極電容的特性，但在閘極的有效串聯電阻和驅動器中功率被耗散。因此，使電壓擺幅保持最小很重要，理論上，GaN器件在VGS=0安全關斷，但實際上，即使是最好的門極驅動器，直接施加到門極的電壓也不可能是0V。所以，優化layout是成功的關鍵。採用ON Semiconductor的NCP51820在進行layout佈局時，能夠匹配門驅動迴路，並有助於產品微型化設計。將GaN器件和驅動器置於PCB同側，通過適當地使用接地/返回面來避免大電流通孔。

圖3：大聯大世平推出基於ON Semiconductor產品的小型化工業電源供應器方案的方塊圖

本方案中採用的NCP51820高速柵極驅動器可用於滿足嚴格的驅動增強模式（e-mode），高電子遷移率晶體管（HEMT）和柵極注入晶體管（GIT），氮化鎵（GaN）電源開關的要求。 NCP51820通過先進的技術提供短而匹配的傳播延遲，為高端驅動器提供−3.5V至+650V（典型值）共模電壓範圍，為低端驅動器提供−3.5V至+3.5V共模電壓範圍驅動能力。此外，該器件還為高速開關應用中的兩個驅動器輸出極提供高達200V/ns的穩定dV/dt操作。

核心技術優勢：

• NCP51820：提供重要的保護功能，例如獨立的欠壓鎖定（UVLO）、監視VDD偏置電壓、VDDH和VDDL驅動器偏置以及基於器件裸片結溫的熱關斷功能。並且電路可主動調節驅動器的偏置軌，從而在各種工作條件下防止潛在的柵源過電壓。
• NCP1616：NCP1616是一款高壓PFC控制器，旨在基於創新的電流控制頻率折返（CCFF）方法來驅動PFC升壓級。在這種模式下，當電感器電流超過可程式設計值時，電路將以臨界導通模式（CrM）工作。當電流低於此預設水準時，NCP1616在正弦過零處將頻率線性衰減至最低約26KHz。 CCFF使額定負載和輕負載下的效率最大化。 NCP1616封裝在SOIC-9封裝中，具有堅固、緊湊的PFC級所需的功能。
• NCP13992：其是用於半橋諧振轉換器的高性能電流模式控制器。該控制器實現600V柵極驅動器，簡化了電路佈局並減少了外部組件數量。在需要PFC前級的應用中，NCP13992檢測PFC Vbulk電壓的腳位，可控制IC在特定的電壓範圍內工作。當電壓變化超過設定，會觸發Brown−out保護。在空載運行期間NCP13992具有讓PFC和LLC共用電阻分壓器的方法，共用大容量電阻分壓器，進一步降低空載的功率損耗。NCP13992提供了一系列保護功能，可在任何應用中安全運。