随着宽带的可用性(WBG)设备，很多电源设计人员已经开始研究基于氮化镓上硅场效应管的优点(GaN-on-Si)为各种新的设计和新应用。与客户保持一致，一些供应商已经开始迎合这种需求。然而，在开始这条路径之前，重要的是理解硅和GaN晶体管之间的关键差异，因为它们的驱动要求相应地不同。
与硅MOSFET，氮化镓基场效应晶体管(GaN)运行的速度快得多在较低的栅极阈值电压。此外，对于GaN FET的内部栅极电阻更低，体二极管的反向恢复特性远优于(GRR是零)。有一些输出电容，但它明显低于硅。¹现实中，GaN晶体管提供了一个很低的数字的优点(FOM)由于较低的电阻(RDS(on))和栅极电荷QG同行相比，硅。更重要的是，GaN晶体管不受像MOSFET那样的强负温度系数的影响。因此，对于GaN FET的驱动要求，是否正常或关闭，将完全不同与硅MOSFET。
因此，从这些新的高性能晶体管精华充分利用，设计师必须了解如何有效的驱动使两者的传导和GaN FET的开关损耗降至最低。除了实现优化的栅极驱动、PCB布局和热设计考虑，同样重要的还有这些WBG设备实现最佳的系统性能和可靠性。
驾驶GaN FETs
为了使这项工作电源设计者容易，功率半导体供应商如德克萨斯仪器开发的，是这些WBG设备优化的栅极驱动器。在现实中，供应商有精心挑选的MOSFET驱动器属性本身的有效驱动GaN基功率场效应晶体管。例如，它选择了一个家庭的性能优化驱动各种增强型GaN适合硅驱动器(Egan)FET操作高达100 V和高。在这条线的第一项是100 V半桥驱动lm5113，克服了低阈值电压和高dv/dt特性驱动晶体管的任务。设计用于驱动的高和低侧FET提供单独的伊根，水槽和源输出(图1)，从而使开关独立控制和关闭没有一个旁路二极管在关断状态下的电压降的不利影响。产品数据表显示，司机也提供了0.5Ω很低沉的阻抗，从而提供了一种快速关闭低阈值电压伊根FET的路径。
根据钛、硅基lm5113使用专有的自举技术调节高边栅极电压约为5.25 V的最佳驱动时功率场效应管不超过6 V此外最大栅源电压等级，对lm5113输入TTL逻辑兼容BLE，并能承受高达14 V的电压，无论在VDD引脚电压。另外，要调整开启和关闭的力量独立提供灵活性，lm5113提供分闸输出。其他特征包括短传播延迟28 ns(典型)，快速上升和下降时间，以及供电轨电压锁定。
德克萨斯仪器lm5113驱动图像
图1：优化驱动的高和低侧FET的驱动lm5113伊根，TI提供单独的库和源输出。
Egan的司机可以在频率高达数兆赫是GaN晶体管的开关速度高兼容的开关。它坐落在一个标准的wson-10包，以及12块dsbga包旨在高效电源转换的(EPC)根管。为了使杂散电感减到最小，包足迹最小化，让伊根FET被放置在靠近驾驶员在PCB布局。事实上，使用EPC，lm5113和eGaN FETs建立了几个演示板。这些板说明效率高的伊根FET的启用，包括司机，在隔离和非隔离DC/DC变换器的设计，同时提供高功率密度。高转换效率的EPC演示板演示表明，司机lm5113最适合驱动伊根FET。
现在让我们来考察这些评估板。
评估板
在EPC的评估板上，最新的介绍epc9022通过提供epc9030，半桥拓扑与主板上的栅极驱动器lm5113和公司超高频高性能的eGaN FET家族成员，epc8000。例如，epc9022包括两个65 V epc8002 GaN FET的半桥配置lm5113作为栅极驱动(图2)。
EPC评估委员会形象
图2：EPC的评估板的特点，采用超高频半桥拓扑结构、高性能FET的栅极驱动器lm5113 Egan和。
同样，TI为5个建立了自己的评估板，100 V半桥伊根FET的栅极驱动lm5113。它实现了同步电压模式控制器LM5025用来产生降压和同步开关的PWM信号的降压转换器。²该板的规格，如在用户指南，包括输入工作电压为15伏到60伏，输出电压10VDC与10 A在48 VDC输入和7 A在60 VDC输入。开关频率为800 kHz。在图3中绘出了测量效率，在48 VDC输入和10输出电流下显示了93.9%。该图表明，随着输入电压下降，效率提高。在24 V输入下，在10 A时，10 VDC输出的效率为96%。
德克萨斯仪器lm5113评估板效率与负载电流图像
图3：lm5113评估板效率与负载电流在不同的输入电压。
对于高功率应用，TI开发了一种具有独立的源和汇能力的7.6 A低侧驱动器。指定lm5114，这是优化驱动伊根FET低端的应用程序，如同步整流升压转换器。对lm5114其它关键特性(图4)包含匹配的延迟时间之间的反相和非反相输入减小死区时间损失，12纳秒典型传播延迟，使开关频率高、低输入电容、TTL / CMOS逻辑兼容，和分闸输出。为了操作，它需要从4 V到12.6 V的单一电源，并且可以处理多达14伏逻辑输入，而不管在VDD引脚的电压。安置在SOT-23-6和wqfn-6包，这根驱动管的工作温度范围为- 40°C + 125°C.
德克萨斯仪器lm5114图像
图4：这lm5114设计用于驱动低侧FET的根。它提供了独立的源和汇输出可控上升和下降时间。
总之，供应商如TI推出了现成的栅极驱动器，帮助满足伊根FET轻松严格的驱动要求，从而使设计师充分挖掘受益于这些新的高性能宽带隙晶体管。