几个氮化镓GaN驱动器PCB设计必须掌握的要点 (氮化镓 warp)
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本设计文档其余部分引用的布线示例将使用含有源极开尔文连接引脚的GaNFET封装。VDD电容VDD引脚应有两个尽可能靠近VDD引脚放置的陶瓷电容。如图7所示,较低值的高频旁路电容(通常为0.1μF)应与第二个并联电容(1μF)一起放在最靠近VDD引脚的位置。图1.NCPVDD电容布局和布线所有走线须尽可能短而直。可以使用过孔,因为VDD电流相对较低。SGND返回平面对于其*特性以及让所有信号侧接地回路保持相同电位很有好处,建议使用。SGND平面位于第2层,使其靠近信号侧元器件和NCP。所有信号侧元器件都放在SGND平面上,并通过过孔连接。VDD引脚和VDD电容之间应建立直接连接,最好使用过孔作为SGND平面的返回连接。如图1所示,两个VDD电容的接地连接并在一起,并通过单个过孔连接到SGND平面。如果可能,最好使用不间断的实心SGND接地平面,以免形成接地环路。建议将“安静”的SGND平面延伸到NCP下方,以帮助*驱动器IC,使其不受噪声影响。注意在图1中,SGND平面没有延伸到NCP栅极驱动器输出引脚下方。这是有意为之,目的是避免噪声从栅极驱动di/dt峰值拉电流和灌电流耦合到SGND平面中。VBST电容和二极管、VDDH和VDDL旁路电容VBST电容应尽可能靠近VBST引脚放置。VBST电容返回引脚应连接到GaNFET的驱动器SW引脚、VDDH返回引脚和源极开尔文引脚。每个连接都是通过过孔接到HS栅极返回平面,如图2所示。务必注意,不应从功率级开关节点接回到NCP。请勿将VBST电容连接到功率级开关节点。“开关节点”的唯一连接是通过HSGaNFET源极开尔文引脚。HS栅极返回平面的设计应注意,不得与功率级开关节点发生重叠或相互作用。同样,LS栅极返回平面的设计应注意,不得与LSGaNFET电源地发生重叠或相互作用。请勿将SGND平面放在VBST二极管或VBST电容下方,因为VBST二极管的阴极上存在高dV/dt,它可能会将噪声注入SGND平面。图2.NCPVBST电容和二极管、VDDH和VDDL电容VDDH电容应尽可能靠近VDDH引脚放置。如图2所示,VDDH电容返回引脚应通过过孔连接到HS栅极返回平面(与VBST电容共用一个双过孔连接)。VDDL电容应尽可能靠近VDDL引脚放置。如图2所示,VDDL电容返回引脚应通过过孔连接到LS栅极返回平面。VDDL电容返回引脚必须连接到驱动器上的PGND引脚。VDDL电容返回引脚通过过孔连接到LS栅极返回平面,该平面也通过过孔连接到驱动器PGND引脚。由于栅极驱动电流峰值很高,并且为了降低过孔寄生电感,VBST、VDDH和VDDL需要多个过孔。在此示例中,每个GaNFET栅极返回连接使用四个过孔。这是一个合理的折衷考虑,一方面能在NCP栅极驱动器返回引脚与GaNFET返回引脚之间获得低阻抗连接,另一方面能保持实心返回平面和良好的*完整性。如果可能,最好使用导电材料填充的过孔,因为其相关电感更低。栅极驱动布线当NCP向HSGaNFET栅极提供电流时,该栅极电流来自VDDH调节器旁路电容中储存的电荷。如图3所示,拉电流流经HO驱动器源极阻抗和栅源电阻,进入GaNFET栅极。然后,电流从GaNFET源极开尔文引脚返回,又回到VDDH旁路电容。
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