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[Infineon] 群英講堂 | 如何優化 GaN 電晶體的 PCB 佈局
2024-02-06

來源:英飛凌官方微信

自從 40 多年前,第一款開關電源問世以來,PCB 的佈局就一直是電力電子設計中不可或缺的一環。無論採用哪種電晶體技術,我們必須理解和管理 PCB 佈局產生的寄生阻抗,確保電路正確、可靠地運行,而且不會引起不必要的電磁干擾(EMI)。

儘管現代的寬禁帶功率半導體不像早期的矽技術那樣,存在嚴重的反向恢復問題,但其較快的開關轉換,會導致其換向 dv/dt 和 di/dt 比前代矽技術更加極端。應用說明對 PCB 佈局提供的建議通常是“儘量減小寄生電感”,但實現這一點的最佳方法並不總是清晰明確。此外,並非所有導電路徑都需要有盡可能低的電感:例如,與電感器的互連——顯然該路徑中已經存在電感。

當然,盡可能降低所有互連電感,並同時消除 PCB 上的所有節點到節點的電容是不可能的。因此,成功的 PCB 佈局的關鍵在於,理解在開關電子器件中,哪些地方的阻抗是真正重要的,以及如何減輕這種不可避免的阻抗帶來的不良後果。

為此,我們的英飛凌工程師為您列出了 10 項優化 GaN PCB 的建議:

  1. 考慮電晶體開關時電流將流向何處
  2. 佈局電感可能在電路的某些部分很重要,但在其他部分並不重要
  3. 利用薄介質的 PCB 層對,將佈局電感最小化
  4. 避免偏離 “上/下同路”,造成橫向迴圈
  5. 任何 SMT 封裝的封裝電感不一定是固定值
  6. 使用頂部冷卻的 SMT 封裝,獨立優化電氣和熱路徑
  7. 在柵極驅動電路的回流路徑中使用平板
  8. 防止容性電流
  9. 使接地參考電路遠離高壓側柵極驅動電路
  10. 保持開關節點緊湊

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