应用指导 | CGAN005: GaN FET SPICE model simulation

 

 

1. 前言
 

众所周知，GaN 功率器件具有传统功率器件无可比拟的性能优势，如大幅提升的开关速度和显著降低的开关损耗，从而提供更优的整体效率，这使得GaN 器件在高频、高效率的应用中展现出明显优势。我们的应用指导将帮助客户更好地使用云镓的 GaN 器件，更大限度去挖掘云镓的 GaN 器件的能力。本次发布云镓应用手册第五弹: GaN FET SPICE model & simulation，让我们的客户更好地利用仿真软件设计系统。

 

2. 基本介绍

云镓针对公司自主研发的 GaN 产品，可以提供 L1 和 L2 模型。

L1 模型只包含器件的基本行为级特性，可以实现快速仿真以及较好的收敛性。客户还可以通过在 SPICE 仿真软件中，设定固定结温 Tj 来快速评估器件的变温行为。

 

 

L2 模型在 L1 的基础上，额外增加了 RC 热阻网络以及杂散电感。使用 L2 模型，客户可以评估由于功耗产生的自热效应对于系统的影响。使用 L2 模型，可以有效地评估器件的系统级表现（温升，热响应，效率等）。

 

 

如下是云镓 SPICE model 使用的子电路模型以及热阻 RC 网络，详细介绍可以登录云镓官网下载模型介绍文档。
 

3. 仿真实例

本应用指导以 GaN switching loss 作为实例讲解。使用云镓 650V/30mR TOLL 器件 CG65030TAD (典型内阻 25mR)，以半桥电路作为简单演示。示例中包含了电路设计中的杂散电感因素。

 

 

400V/30A 开关条件下的仿真波形以及开关瞬态的放大波形图如下：

 

 

在 LT-SPICE 仿真软件中，客户可以对开关瞬态波形进行积分，从而得到 Eon 和 Eoff 等损耗参数，如下所示：

 

 

客户也可以改变双脉冲电路参数，得到不同负载电流下器件的开关损耗，如下示例所示：