本文介紹了應用GaN Systems器件的PCB布局設計原則， 包含以下四種電路：

1. 單管GaN E-HEMTs 的隔離驅動電路
2. 并聯GaN E-HEMTs 的隔離驅動電路
3. 半橋自舉門極驅動電路
4. EZDriveSM 電路
   ? 優化的電路板布局和極低的封裝電感是優化氮化鎵器件開關性能的關鍵

** 為什么我們需要優化PCB layout?**

GaN 增強型器件開關速度遠快于Si MOSFETs, 所以需要恰當的PCB 布局設計以減小寄生電感
寄生電感會導致較高的過沖電壓, 振蕩, 和EMI問題, 使得GaN器件承受過大的電氣應力

GaN E-HEMT的PCB布線考慮

*附件：GaN E-HEMTs的PCB布局.pdf

GaN E-HEMTs的PCB布局總結

一、總述

• ?內容?：本文件介紹了應用GaN Systems器件的PCB布局設計原則，涵蓋單管GaN E-HEMTs的隔離驅動電路、并聯GaN E-HEMTs的隔離驅動電路、半橋自舉門極驅動電路以及EZDrive SM電路。
• ?關鍵點?：優化的電路板布局和極低的封裝電感是優化氮化鎵器件開關性能的關鍵。

二、PCB布局的重要性

• ?開關速度?：GaN增強型器件的開關速度遠快于Si MOSFETs，需要恰當的PCB布局設計以減小寄生電感。
• ?寄生電感影響?：寄生電感會導致較高的過沖電壓、振蕩和EMI問題，增加GaN器件承受的電氣應力。

三、PCB布局步驟

步驟1：確定原理圖

• 確定每個關鍵電路的構成，包括單管GaN器件的隔離驅動電路、并聯GaN器件的隔離驅動電路、半橋自舉門極驅動電路和EZDrive SM電路。

步驟2：放置組件

• ?原則?：將組件盡可能靠近放置，根據當前電流方向依次設置組件。
• ?優先級?：根據設計優先級最小化所有回路，具體優先級根據電路類型（如功率換流回路、門極驅動回路等）確定。

步驟3：連接組件

• ?技術?：通過磁通消除技術降低寄生電感，即調整layout使高頻電流在兩個相鄰的PCB層上以相反的方向流動，從而抵消磁通量。

四、具體電路設計原則

1. 單管GaN器件的隔離驅動電路

• ?功率換流回路?：Q1, Q2, C_BUS應盡可能小。
• ?門極驅動回路?：開通和關斷回路中的組件（如C5, U1, R_gon, Q2等）應靠近放置。

2. 并聯GaN器件的隔離驅動電路

• ?功率換流回路?：Q1, Q2, C_BUS應盡可能小，并聯器件應盡可能對稱。
• ?門極驅動回路?：每個器件的開通和關斷回路應獨立設計，確保電流平衡。

3. 半橋自舉門極驅動電路

• ?功率換流回路?：Q1, Q2, C_BUS應盡可能小。
• ?門極驅動回路?：上管和下管的開通和關斷回路應獨立設計，使用自舉電容和二極管提供上管門極驅動電壓。

4. EZDrive SM電路

• ?功率換流回路?：Q1, Q2, C_BUS應盡可能小。
• ?門極驅動回路?：使用集成驅動的控制器和額外的電阻、電容組件來優化門極驅動回路。

五、磁通消除技術應用

• ?原理?：當兩個相鄰的導體以相反的電流方向靠近放置時，兩個電流產生的磁通量將相互抵消，從而降低寄生電感。
• ?實施?：在PCB設計中，通過調整走線布局，使高頻電流在兩個相鄰層上以相反方向流動，實現磁通抵消。

六、總結

• ?優化布局?：良好的PCB布局對于充分發揮GaN器件的性能至關重要，可以顯著減小寄生電感，降低過沖電壓和振蕩。
• ?設計原則?：遵循關鍵電路設計原則，如最小化功率換流回路和門極驅動回路的電感，確保組件的適當放置和連接。
• ?磁通消除?：利用磁通消除技術進一步降低寄生電感，提高電路的穩定性和效率。