宽输入、高输出电流的非隔离降压转换器的设计使用伊根FET

本文主要是介绍宽输入、高输出电流的非隔离降压转换器的设计使用伊根FET，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

设计和建造具有宽输入电压范围和高输出电流的隔离降压型DC/DC转换器，在标准5 V输出端使用硅MOSFET可以实现，但性能有限，尤其是在低负载和高输入电压下。更重要的是，随着硅的成熟，在输入电压高的情况下，在轻负载下，从宽输入降压型DC/DC转换器中榨取更多的汁液是具有挑战性的。与硅MOSFET，增强型氮化镓基场效应晶体管(Egan)承诺过的输入和输出参数的一组相同宽的负载提供更好的性能。事实上，由于这些宽禁带器件的工作速度更高，击穿电压更高，电阻更低，它们可以在更广泛的负载变化范围内提供更高的效率，同时最大限度地减少空间和成本。

　　由于伊根FET是建立在硅衬底上，成本差异正在缩小，商业加速提高。高效的功率转换(EPC)，例如，已经在基于硅的伊根FET在过去的四年里提供氮化镓和继续扩大其产品组合。此外，帮助设计师从硅伊根FET，公司建有许多评估板与伊根FET在特定的降压转换器设计硅MOSFET的性能比较(见高新区的文章。“开发板使评价伊根FET简单”)。此外，EPC已建成许多演示板，提供了一个完整的参考设计使用这些广泛的带隙器件在特定的DC / DC转换器电路。

　　例如，在这篇文章中，我们将探讨一个宽输入，20个非隔离降压使用EPC的eGaN FETs直流/直流转换器的设计，如epc2001和epc2021，在很宽的负载变化。本设计采用降压控制器的线性技术的ltc3891，集成了驱动和采用恒定频率电流模式架构。这种DC / DC降压转换器是专为分布式电源解决方案在电信，工业和医疗应用。

　　宽输入，大电流降压

　　在调查的宽输入、高电流隔离降压转换器的设计采用GaN晶体管，让我们先来看看和伊根FET epc2001和epc2021纳入本设计的性能特点。该公司的数据显示，epc2001是一个100 V器件的RDS(ON)7米Ω和25的漏电流(ID)的能力。epc2021是一个80 V伊根晶体管的RDS(ON)2.5米Ω和60的漏电流(ID)的能力。脉冲ID被评为420 A。由于导通电阻低，氮化镓晶体管提供低得多的传导损耗。同时，因为它们是专为更高的开关频率，这些GaN FET的开关损耗也较低。此外，为了减少封装电感，Egan FET来钝化模形成焊料棒。这些伊根FET也克服了硅MOSFET使非常有效和紧凑的高降压比同步降压转换器，具有宽输入电压范围的最小导通时间的问题。

　　利用伊根FET的属性，EPC已经准备好开发板，标记epc9118简化建筑非任务分离的20个降压直流/直流30至60伏的输入电压范围5 V固定直流输出转换器。它包括一个完整的功率级，其中包括伊根FET epc2001和epc2021，司机，电感和输入/输出电容器(图1)。如图所示，该控制器ltc3891采用GaN FET驱动器。由于GaN晶体管能够在高频率下切换，在这种设计中的降压转换器被切换为400千赫。

　　EPC的伊根FET epc2001和epc2021图像

　　图1：功率级包括伊根FET驱动器、电感和输入/输出电容器。

　　根据演示板的快速启动指南，epc9118是一个2.5英寸的正方形板，包含一个全闭环优化控制Buck变换器。基于图1所示的功率级，一个完整的输入20的原理图，一个5伏直流输出的非隔离降压转换器，如图2所示。这个完整的电路组装在这个演示板与适当的布局，以尽量减少损失和电磁干扰。由于演示板包括一个闭环控制器，效率的测量必须包括由于控制器的损失。演示板的指南提供了测量这种降压型DC/DC转换器效率的程序。

　　图像EPC的epc9118降压直流/直流转换器(点击尺寸)

　　图2：宽输入非隔离降压式DC/DC转换器的完整原理图，输出电压为5伏，电压为20 A。

　　本指南介绍了在400千赫开关频率下工作的宽输入降压转换器的测量效率性能，如图3所示。它表明，这种紧凑型板可以提供全负荷功率效率超过93%，同时提供20在5 VDC输出36 VDC输入。随着输出负载电流从5 A到20 A变化，转换效率仍然超过93%，36 VDC输入。当负载电流降到2.5 A以下时，它开始急剧下降。同样，当输入电压较高时，例如48伏直流电，其输出电压为5伏，效率下降一点左右。例如，48伏直流输入和5伏直流输出，如图3所示的测量效率超过92%。当负载电流为5 A，输入和输出电压参数与以前相同时，这种效率下降到92%以下。当负载电流开始下降到2.5 A以下时，效率开始急剧下降。然而，它仍然提供约80%的效率性能，即使负载电流仅为1。类似的性能为56 VDC输入也说明在图3。

　　典型测量效率曲线图