在升壓或降壓變換器和雙向變換器中用於同步整流的半橋和全橋配置為高
、低壓側晶體管使用互補驅動信號。驅動信號必須在半橋中的一個晶體管關閉和另一個晶體管打開之間包含少量的“死區時間”，以yi確que保bao晶jing體ti管guan不bu會hui交jiao叉cha導dao電dian。當dang半ban橋qiao結jie構gou中zhong的de晶jing體ti管guan同tong時shi打da開kai時shi


，會hui發fa生sheng交jiao叉cha傳chuan導dao，這zhe種zhong情qing況kuang會hui增zeng加jia損sun耗hao
，並bing可ke能neng損sun壞huai晶jing體ti管guan。增zeng加jia死si區qu時shi間jian有you助zhu於yu保bao護hu晶jing體ti管guan，但dan也ye會hui產chan生sheng另ling一yi種zhong類lei型xing的de損sun耗hao，這zhe種zhong損sun耗hao會hui在zai兩liang個ge晶jing體ti管guan都dou關guan閉bi時shi發fa生sheng，從cong而er降jiang低di電dian橋qiao的de效xiao率lv並bing降jiang低di功gong率lv轉zhuan換huan器qi的de可ke用yong占zhan空kong比bi範fan圍wei。因yin此ci
，在zai確que保bao不bu發fa生sheng交jiao叉cha傳chuan導dao的de情qing況kuang下xia，盡jin量liang減jian少shao橋qiao的de停ting滯zhi時shi間jian是shi一yi個ge關guan鍵jian的de設she計ji目mu標biao。驗yan證zheng此ci操cao作zuo是shi一yi個ge挑tiao戰zhan。

 

yanzhengdianyuanbanqiaotuopushifouzhengquejiaochadaotongdechangyongfangfashishiyonglianggetanzhentongshiyanzhenggaoyacehediyacequdongxinhaozhijiandesiqushijian。celiangdanhuajiajingtiguanqudongxinhao，tebieshigaobianzha

，shiyixiangjuyoutiaozhanxingdegongzuo，jingchangdaozhiwuchufa，shishejigongchengshigandaojusang。

 

GaN器件的柵極信號具有很高的轉換速率，約為1V/ns，這給使用傳統的隔離探針進行高邊測量帶來了挑戰。如果測量係統沒有足夠的共模抑製比（CMRR），則(ze)高(gao)壓(ya)側(ce)源(yuan)節(jie)點(dian)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)的(de)快(kuai)速(su)變(bian)化(hua)會(hui)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)，使(shi)測(ce)量(liang)變(bian)得(de)模(mo)糊(hu)。另(ling)外(wai)，傳(chuan)統(tong)的(de)無(wu)源(yuan)電(dian)壓(ya)探(tan)針(zhen)引(yin)入(ru)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)會(hui)使(shi)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)信(xin)號(hao)失(shi)真(zhen)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)交(jiao)叉(cha)傳(chuan)導(dao)。

 

光學隔離測量係統，如Tektronix TIVH係列IsoVu，已開發出直流共模抑製比大於160分貝，以提供可實現的高壓側VGS測量解決方案。此類測量係統還必須最小化傳感回路麵積，並提供增強的屏蔽測量信號路徑。為此
，配備了微型電容轉換器（cx）專用電路板
，以提供所需功率的微型接口。圖1顯示了使用GS66516T GAN晶體管的高側VGS測量結果和雙脈衝測試板。TIVH係列IsoVu和MMCX連接器用於實現這一點


，如圖2所示。

 

圖1左邊的圖表顯示了使用Tektronix IsoVu測量係統在ILoad=23A下測量的不同Rgon的高壓側VG。右側顯示GS66516T雙脈衝測試（DPT）板。

 

帶MMCX連接器的PCB板（右）。

 

測量係統的成本以及信號路徑的額外複雜性和靈敏度為更具成本效益和更不敏感的解決方案留下了空間。GaN係統工程師開發的一種方法隻測量低端晶體管
，解決了這些問題。

 

GaN半橋的典型硬開關開通過渡示意圖如圖3所示，代表性的低壓側ID曲線如圖4所示。在電壓換向期間（圖3d），S1上的電壓增加，S2上的電壓降低。相應地，晶體管漏極至源電容器C1和C2將分別充電和放電。由於S2的二維電子氣（2DEG）通道導通，而S1的2DEG通道被關閉
，C1的充電電流流過S2，導致電流突增。

 

圖3這些硬開關轉換圖顯示了S1導電（a）、死區時間（b）、電流換向（c）、電壓換向（d）和S2導電（e）。

 

由於GaN晶體管不像Si和SiC mosfet，沒有固有的體二極管
，因此在電壓換向期間沒有反向恢複損耗（圖4中的t1～t2）。低側漏極電流的緩衝區是來自相反開關S1的電容（COSS=CGD+CDS）充電電流IQ（OSS）的結果。

 

圖4這是低邊GaN晶體管的硬開關開啟過程。

 

如果發生交叉傳導
，電流的碰撞麵積將大於COSS的預期值。交叉傳導可以在電壓換向期間、之後、期間和之後同時發生（圖5）。

 

圖5在電壓換向期間、之後或兩者同時發生交叉傳導。

 

 

推薦閱讀：