大栅栏石屏集团推出基于on半导体产品的小型工业电源方案

2021年6月16日，专注于亚太市场的半导体元器件领先经销商达连达控股宣布，旗下世平推出基于On半导体NCP 51820 650 V高低端GaN MOS驱动器的小型工业电源方案。

图1-基于大运会施平推出的on半导体产品的小型工业电源方案显示板图

氮化镓(GaN)是最接近理想半导体开关的器件，可以实现非常高效率、高功率密度的功率转换。尽管GaN器件的性能高于当今的硅基解决方案，但它可以轻松超越最严格的服务器和云数据中心80规范或USB PD外部适配器欧盟行为准则TIer 2标准。但是GaN器件在某些方面不如老硅技术。为了充分发挥这一技术的潜在优势，在电路设计中，外部驱动电路必须与氮化镓器件相匹配。

图2-UTA世平推出的基于on半导体产品的小型工业电源方案框图

GaN驱动器对性能非常重要，保持驱动电压在最大电压限值内并不是驱动器的唯一要求。对于快速开关，虽然GaN也具有栅极电容的特性，但是功率是在栅极和驱动器的有效串联电阻中耗散的。因此，将电压摆幅保持在最小非常重要。理论上，氮化镓器件在VGS=0时可以安全关闭，但事实上，即使是最好的栅极驱动器，直接施加到栅极的电压也不可能是0V。因此，优化布局是成功的关键。采用ON半导体的NCP51820在版图上可以匹配门驱动电路，有助于产品的小型化设计。氮化镓器件和驱动器放置在印刷电路板的同一侧，通过适当使用接地/返回表面，避免了大电流孔。

图3-半导体上的布局示例

该方案使用的NCP51820高速栅极驱动器能够满足驱动增强模式(e-mode)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、栅极注入晶体管(GIT)和氮化镓(GaN)功率开关的严格要求。NCP51820通过先进的技术提供短而匹配的传播延迟，为高端驱动器提供3.5v至650V(典型值)共模电压范围，为低端驱动器提供3.5v至3.5V共模电压范围驱动能力。此外，该器件在高速开关应用中为两个驱动器输出提供高达200V/ns的稳定dV/dt工作电压。

核心技术优势：

NCP51820:提供重要的保护功能，如独立欠压闭锁(UVLO)、监控VDD偏置电压、VDDH和VDDL驱动器偏置，以及基于器件芯片结温的热关断功能。该电路可以主动调节驱动器的偏置轨，从而防止各种工况下潜在的栅源过压。NCP1616:NCP1616是一种高压PFC控制器，基于创新的电流控制频率折返(CCFF)方法设计用于驱动PFC升压级。在这种模式下，当电感电流超过可编程值时，电路将工作在临界导通模式(CrM)。当电流低于该预设水平时，NCP1616在正弦过零点将频率线性衰减至最小约26千赫。CCFF在额定负载和轻负载下最大化效率。NCP1616采用SOIC-9封装，具有坚固紧凑的PFC级所需的功能。NCP13992:是一款用于半桥谐振变换器的高性能电流模式控制器。控制器实现了600V栅极驱动，简化了电路布局，减少了外部元器件数量。在需要PFC前级的应用中，NCP13992检测PFC Vbulk电压的脚位置，可以控制IC在特定的电压范围内工作。当电压变化超过设定值时，将触发掉电保护。在空载运行时，NCP13992的方法是PFC和LLC共用一个电阻分压器，共用一个大容量电阻分压器，进一步降低空载时的功率损耗。NCP13992提供一系列保护功能，可在任何应用中安全运行。方案规格：

输入电源：90265伏；输出电源：19v/18amax(rms)；效率：95%负载(230伏交流电)，0%负载；150mW@230Vrms .