找方案 | 世平安森美推出新一代GaN氮化镓/SiC碳化硅MOSFET高压隔离驱动器NCP51561 应用于高频小型化工业电源

 

现阶段硅元件的切换频率极限约为65~95kHz，工作频率再往上升，将会导致硅MOSFET耗损、切换损失变大；再者Qg的大小也会影响关断速度，而硅元件也无法再提升。因此开发了由两种或三种材料制成的化合物半导体GaN氮化镓和SiC碳化硅功率电晶体，虽然它们比硅更难制造及更昂贵，但也具有独特的优势和优越的特性，使得这些器件可与寿命长的硅功率LDMOS MOSFET和超结MOSFET竞争。

 

GaN和SiC器件在某些方面相似，可以帮助下一个产品设计做出更适合的决定。GaN氮化镓是最接近理想的半导体开关的器件，能够以非常高的效能和高功率密度来实现电源转换。其效能高于当今的硅基方案，轻松超过服务器和云端资料中心最严格的80+规范或 USB PD 外部适配器的欧盟行为准则 Tier 2标准。

 

由于GaN氮化镓元件在高频时，在导通与切换上仍有较佳的效能、可靠度高，也能促使周边元件尺寸进一步缩小，并提升功率密度；因此在现今电源供应器的体积被要求要越来越轻巧，且效率却不能因而降低的应用中，如电竞电脑、电信通讯设备、资料中心服务器等需要更好电源转换效率的电源供应器应用，已有GaN氮化镓功率元件开始被导入。

 

► 场景应用图

 

► 展示版照片

 

► 方案方块图

 

► 标准线路图

 

► ANB死区时间波形

 

► 死区时间 (DT vs. RDT)

 

► VCC欠压锁定保护波形

 

► 电流驱动能力

 

► 核心技术优势

1. 两个输出驱动器拥有独立 UVLO 保护

2. 输出电压为 6.5V 至 30V，具有 5-V、8-V 和 17-V UVLO 阈值

3. 4A峰值电流源，8A峰值电流吸收

4. 150 V/ns dV/dt 抗扰度

5. 36 ns 典型传递延迟

6. 8 ns 最大延迟匹配

7. 可编程输入逻辑

8. 通过 ANB 的单或双输入模式

9. 可编程死区时间

10. Enable功能

11. 隔离与安全

    a. 从输入到每个输出的5kVRMS电流隔离和输出通道之间的1200 V峰值差分电压

    b. 1200 V工作电压（根据VDE0884−11要求）

 

► 方案规格

1. 双低侧、双高侧或半桥驱动器

2. 输出电源电压为 6.5V 至 30V，具有 5-V、8-V 和 17-V UVLO 阈值

3. 4A峰值电流源，8A峰值电流吸收