GaN充电器高频化之路:分立器件如何破解电磁干扰与协同难题?

GaN充电器高频化之路:分立器件如何破解电磁干扰与协同难题?

  • 2025-04-11
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关键词: 氮化镓GaN PD快充 EMI 寄生参数 分立器件

随着氮化镓GaN技术在PD快充领域的普及,充电器正朝着更小巧、更高效的方向发展。不过工程师在设计GaN充电器时,却面临一些棘手挑战:在高频状态下,电磁干扰EMI频繁发生,这导致设备兼容性下降;器件间协同性也不够充足,进而引发了效率波动及稳定性的风险。电路之中的这些问题犹如“暗礁”,稍微一不小心,便会对产品性能以及用户体验造成影响。


GaN器件的高开关速度在缩小磁性元件体积的同时,也放大了寄生参数的负面影响。一是寄生电感振荡,PCB布局中的线路电感与MOS管的输出电容形成LC谐振,在100kHz以上频段产生>20dBμV/m的辐射噪声,导致EMI测试超标。二是驱动信号失真,栅极寄生电容与驱动电阻的RC延迟,这种情况可能使开关波形出现振铃,进而增加器件损耗,并降低可靠性。

 

解决寄生电感振荡和驱动信号失真的问题,其关键需要在器件选型与电路设计同时进行:


1.寄生电感振荡:切断“振荡源头”

器件选型时,选低寄生电感封装,如PDFN5X6封装的HKTG48N10,通过裸露漏极焊盘设计,降低LC谐振强度;在电路设计上,缩短功率回路走线,优化PCB布局,从源头削弱振荡能量,再加吸收电路,可快速吸收电压尖峰。


2.驱动信号失真:精准控制“信号延迟”

器件选型时,选低栅极电荷器件,如HKTQ80N03的电荷仅38nC,这样能减少驱动电阻负担,让开关延迟时间更稳定;电路设计上,加上RC阻尼网络,用来滤除高频毛刺,把驱动信号振铃压降至5%以内,从而避免器件误触发。根据Ciss参数(如≤4000pF)来选择驱动芯片,以确保充电电流足够,可避免信号上升、下降沿拖尾。


就像“减少齿轮摩擦”那样,选对低寄生参数的器件,如HKTG48N10、HKTQ80N03,搭配上简洁的外围电路吸收网络以及阻尼电阻,如此一来,就能使高频开关过程更“顺畅”,既降低EMI噪声,又减少损耗,让GaN充电器高效又稳定。


MOSFET的高频“默契”考验:

在GaN充电器的高频开关场景中,MOS管的寄生电容与电感如同看不见的“耦合器”。如若参数匹配不当,很容易引发振荡及损耗。以具有低寄生电容的MOSFET为例,它能够减少高频开关时的能量“回弹”从而降低损耗,这样就确保电流切换更为精准,恰如精密钟表的齿轮,每一次转动皆需严丝合缝。



当下,半导体行业对GaN配套分立器件的研发愈发深入。从材料优化到封装创新,旨在降低高频下的寄生参数所带来的影响,提升器件在电路中的协同。这些努力正推动GaN充电器向更高频率、更低损耗的方向不断迈进。在分立器件制造领域,合科泰等厂商专注聚焦于高频场景需求,不断地对产品性能进行优化。通过精细的参数设计以及工艺把控,助力工程师应对GaN快充充电器的高频挑战。

来源:

Baidu
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