基于氮化镓的图腾柱无桥 PFC(CCM)（上）
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大家好 我是 TI 电源参考设计团队的 应用工程师 Jason Yu 这个 topic 给大家介绍一下基于 GaN 的 CCM 图腾柱无桥 PFC 相关的参考设计和应用 随着 computer 和 storage 的快速发展 那么 AC/DC 效率的要求越来越高 这个 topic，我们首先简单介绍一下 AC/DC 整机电源的效率要求 比如钛金级 无桥 PFC 的拓扑和发展趋势 GaN 的一些具体特性 那么重点是基于 GaN 的无桥 PFC 相关的应用设计和测试结果 随着 computer storage 的快速发展 那么对于 AC/DC 的效率要求越来越高 我们可以看到，从80 Plus 一直到白金级，钛金级 那么整机，包括不同负载点的 效率要求会越来越高 在50%的负载点 那么钛金级的效率要求是94和96 相应的我们从表格里面可以看到 那么在钛金级和白金级的效率要求下 留给 PFC 的效率要求的裕量都非常的少 对 PFC 的效率要求越来越高 满足钛金级的效率要求 那么至少要保证 我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5% 我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5% 就目前来说 小功率的 PFC 使用临界导通模式和 interleave 可以达到效率97.5的样子 可以达到效率97.5的样子 但是呢，对于大功率的 PFC 无桥 PFC 看起来是 对于钛金级要求的唯一的一个途径 图上显示的是基本的 无桥 PFC 拓扑结构图 那么第一个图是比较早期的无桥 PFC 看起来结构比较复杂 效率会相对比较好一些 控制也比较简单 但是呢，元件数目会比较多 相应的功率密度会比较低 下面的图上显示的是无桥 PFC 使用普通 MOS 管构成的拓扑 相应的效率指标会比较好 也比较容易控制 但是呢，通常这种结构的 PFC 是工作在 DCM 适用于功率小于300W的场合 图腾柱无桥 PFC 有两个趋势 第一个是临界模式的图腾柱 PFC 那么这种模式的 PFC 适用于功率比较小 通常是小于300W 使用多相 interleave 的方式 适用于普通的 MOS 管 工作在 ZVS 模式下 配合相位管理 那么也可以获得比较好的轻载效率 另外一个模式呢是 连续模式的图腾柱 PFC 元器件数量相对比较少 定频的控制 比如 GaN MOS 管作为 PFC 的主开关管和同步管 在轻载的时候可以工作在临界模式 实现 ZVS，获得比较高的效率 那么这里我们可以看到 GaN，Si 和 SiC 三种材料对应的一些特性对比 从带隙能量，场击穿电压，电子饱和迁移率 这些指标来看 GaN 都有非常好的特性 那么 GaN 更多详细的指标和特性 大家可以参考 EPC 具体的技术文档 从外特性来看 我们可以看到图上显示的 横轴是 Ron 乘以 Qg 纵轴是 Ron 乘以 Coss 那么从坐标图上我们可以看到 GaN 的 MOS 管特性会比 Si MOS 管特性 要好得非常多 从理论上来说 GaN MOS 管会有非常好的开关特性 和导通电阻 Rds_on 图上显示的是级联的高压 GaN MOS 管的结构图 那么从图上可以看到 它的原理结构 通常 GaN MOS 管用在 PFC 可以同时工作在主开关管 和输出整流二极管的位置上 那么这种结构的 GaN MOS 管 它的成本相应会比较低一些 驱动和以前的 MOS 管是一样的 在二极管模式下 它的正向导通压降相对会比较小 但是也有相应的一些缺点 它的反向恢复和普通的 MOS 管是一样的 驱动级的 Qg 相应会比较大 和普通 MOS 是一样的 那么另外一种是 Dmode-GaN 的结构 从图上我们可以看到 这种结构的 GaN MOS 管 会具有零的反向恢复特性 驱动的 Qg 会非常小 适用于高频的应用场合 但是呢它同时需要集成 GaN 的 driver 因为没有体二极管的效应存在 实际上在工作在二级管模式下 它的导通压降相对会比较高一些 它的导通压降相对会比较高一些 同时它也需要专门的驱动电路来驱动 GaN 图上显示的是无桥 PFC 的功率结构图 我们可以看到 Q1 Q2 是对应于工频的 MOS 管 那么 Q3 Q4 是 GaN MOS Q3 和 Q4 可以作为开关管 或者是输出整流管 在正半周 那么我们可以看到 电流的回路 电流通过 EMI filter 流过电感，再流过 Q4 那么经过 Q2 回到 AC 的另外一端 这个时候 Q4 作为主开关管 Q3 作为输出整流管 在 Q4 关断之后 那么 Q3 导通 这个时候电感的能量通过 Q3 输出到输出电容 Dmode 的 GaN MOS 是没有体二极管的 但是呢在体二极管开关的时候 它会有一个类似二极管的过渡过程 那么通常这个时候看起来的 VF 还会比较高 针对这一个特性，我们需要准确的控制 PFC 主开关管和输出整流管之间的死区 使 GaN MOS 工作在一个 类似理想二极管的工作状态 从而获得比较高的效率 降低损耗 GaN MOS 管的一个非常重要的特性就是 GaN 的 Coss 随着 GaN 上的 Vds 变化非常小 基本上可以认为是一条直线 那么 PFC 主开关管和同步管之间的死区 我们可以通过相应的公式来进行计算 根据输出电压、电感电流的峰值 那么控制这个死区在一个合适的值 就可以让输出的整流管 比如输出的同步管 工作在理想二极管模式
大家好 我是 TI 电源参考设计团队的 应用工程师 Jason Yu 这个 topic 给大家介绍一下基于 GaN 的 CCM 图腾柱无桥 PFC 相关的参考设计和应用 随着 computer 和 storage 的快速发展 那么 AC/DC 效率的要求越来越高 这个 topic，我们首先简单介绍一下 AC/DC 整机电源的效率要求 比如钛金级 无桥 PFC 的拓扑和发展趋势 GaN 的一些具体特性 那么重点是基于 GaN 的无桥 PFC 相关的应用设计和测试结果 随着 computer storage 的快速发展 那么对于 AC/DC 的效率要求越来越高 我们可以看到，从80 Plus 一直到白金级，钛金级 那么整机，包括不同负载点的 效率要求会越来越高 在50%的负载点 那么钛金级的效率要求是94和96 相应的我们从表格里面可以看到 那么在钛金级和白金级的效率要求下 留给 PFC 的效率要求的裕量都非常的少 对 PFC 的效率要求越来越高 满足钛金级的效率要求 那么至少要保证 我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5% 我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5% 就目前来说 小功率的 PFC 使用临界导通模式和 interleave 可以达到效率97.5的样子 可以达到效率97.5的样子 但是呢，对于大功率的 PFC 无桥 PFC 看起来是 对于钛金级要求的唯一的一个途径 图上显示的是基本的 无桥 PFC 拓扑结构图 那么第一个图是比较早期的无桥 PFC 看起来结构比较复杂 效率会相对比较好一些 控制也比较简单 但是呢，元件数目会比较多 相应的功率密度会比较低 下面的图上显示的是无桥 PFC 使用普通 MOS 管构成的拓扑 相应的效率指标会比较好 也比较容易控制 但是呢，通常这种结构的 PFC 是工作在 DCM 适用于功率小于300W的场合 图腾柱无桥 PFC 有两个趋势 第一个是临界模式的图腾柱 PFC 那么这种模式的 PFC 适用于功率比较小 通常是小于300W 使用多相 interleave 的方式 适用于普通的 MOS 管 工作在 ZVS 模式下 配合相位管理 那么也可以获得比较好的轻载效率 另外一个模式呢是 连续模式的图腾柱 PFC 元器件数量相对比较少 定频的控制 比如 GaN MOS 管作为 PFC 的主开关管和同步管 在轻载的时候可以工作在临界模式 实现 ZVS，获得比较高的效率 那么这里我们可以看到 GaN，Si 和 SiC 三种材料对应的一些特性对比 从带隙能量，场击穿电压，电子饱和迁移率 这些指标来看 GaN 都有非常好的特性 那么 GaN 更多详细的指标和特性 大家可以参考 EPC 具体的技术文档 从外特性来看 我们可以看到图上显示的 横轴是 Ron 乘以 Qg 纵轴是 Ron 乘以 Coss 那么从坐标图上我们可以看到 GaN 的 MOS 管特性会比 Si MOS 管特性 要好得非常多 从理论上来说 GaN MOS 管会有非常好的开关特性 和导通电阻 Rds_on 图上显示的是级联的高压 GaN MOS 管的结构图 那么从图上可以看到 它的原理结构 通常 GaN MOS 管用在 PFC 可以同时工作在主开关管 和输出整流二极管的位置上 那么这种结构的 GaN MOS 管 它的成本相应会比较低一些 驱动和以前的 MOS 管是一样的 在二极管模式下 它的正向导通压降相对会比较小 但是也有相应的一些缺点 它的反向恢复和普通的 MOS 管是一样的 驱动级的 Qg 相应会比较大 和普通 MOS 是一样的 那么另外一种是 Dmode-GaN 的结构 从图上我们可以看到 这种结构的 GaN MOS 管 会具有零的反向恢复特性 驱动的 Qg 会非常小 适用于高频的应用场合 但是呢它同时需要集成 GaN 的 driver 因为没有体二极管的效应存在 实际上在工作在二级管模式下 它的导通压降相对会比较高一些 它的导通压降相对会比较高一些 同时它也需要专门的驱动电路来驱动 GaN 图上显示的是无桥 PFC 的功率结构图 我们可以看到 Q1 Q2 是对应于工频的 MOS 管 那么 Q3 Q4 是 GaN MOS Q3 和 Q4 可以作为开关管 或者是输出整流管 在正半周 那么我们可以看到 电流的回路 电流通过 EMI filter 流过电感，再流过 Q4 那么经过 Q2 回到 AC 的另外一端 这个时候 Q4 作为主开关管 Q3 作为输出整流管 在 Q4 关断之后 那么 Q3 导通 这个时候电感的能量通过 Q3 输出到输出电容 Dmode 的 GaN MOS 是没有体二极管的 但是呢在体二极管开关的时候 它会有一个类似二极管的过渡过程 那么通常这个时候看起来的 VF 还会比较高 针对这一个特性，我们需要准确的控制 PFC 主开关管和输出整流管之间的死区 使 GaN MOS 工作在一个 类似理想二极管的工作状态 从而获得比较高的效率 降低损耗 GaN MOS 管的一个非常重要的特性就是 GaN 的 Coss 随着 GaN 上的 Vds 变化非常小 基本上可以认为是一条直线 那么 PFC 主开关管和同步管之间的死区 我们可以通过相应的公式来进行计算 根据输出电压、电感电流的峰值 那么控制这个死区在一个合适的值 就可以让输出的整流管 比如输出的同步管 工作在理想二极管模式
大家好
我是 TI 电源参考设计团队的
应用工程师 Jason Yu
这个 topic
给大家介绍一下基于 GaN 的
CCM 图腾柱无桥 PFC
相关的参考设计和应用
随着 computer 和 storage 的快速发展
那么 AC/DC 效率的要求越来越高
这个 topic，我们首先简单介绍一下
AC/DC 整机电源的效率要求
比如钛金级
无桥 PFC 的拓扑和发展趋势
GaN 的一些具体特性
那么重点是基于 GaN 的无桥 PFC
相关的应用设计和测试结果
随着 computer storage 的快速发展
那么对于 AC/DC 的效率要求越来越高
我们可以看到，从80 Plus
一直到白金级，钛金级
那么整机，包括不同负载点的
效率要求会越来越高
在50%的负载点
那么钛金级的效率要求是94和96
相应的我们从表格里面可以看到
那么在钛金级和白金级的效率要求下
留给 PFC 的效率要求的裕量都非常的少
对 PFC 的效率要求越来越高
满足钛金级的效率要求
那么至少要保证
我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5%
我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5%
就目前来说
小功率的 PFC
使用临界导通模式和 interleave
可以达到效率97.5的样子
可以达到效率97.5的样子
但是呢，对于大功率的 PFC
无桥 PFC 看起来是
对于钛金级要求的唯一的一个途径
图上显示的是基本的
无桥 PFC 拓扑结构图
那么第一个图是比较早期的无桥 PFC
看起来结构比较复杂
效率会相对比较好一些
控制也比较简单
但是呢，元件数目会比较多
相应的功率密度会比较低
下面的图上显示的是无桥 PFC
使用普通 MOS 管构成的拓扑
相应的效率指标会比较好
也比较容易控制
但是呢，通常这种结构的 PFC
是工作在 DCM
适用于功率小于300W的场合
图腾柱无桥 PFC 有两个趋势
第一个是临界模式的图腾柱 PFC
那么这种模式的 PFC 适用于功率比较小
通常是小于300W
使用多相 interleave 的方式
适用于普通的 MOS 管
工作在 ZVS 模式下
配合相位管理
那么也可以获得比较好的轻载效率
另外一个模式呢是
连续模式的图腾柱 PFC
元器件数量相对比较少
定频的控制
比如 GaN MOS 管作为
PFC 的主开关管和同步管
在轻载的时候可以工作在临界模式
实现 ZVS，获得比较高的效率
那么这里我们可以看到
GaN，Si 和 SiC 三种材料对应的一些特性对比
从带隙能量，场击穿电压，电子饱和迁移率
这些指标来看
GaN 都有非常好的特性
那么 GaN 更多详细的指标和特性
大家可以参考 EPC 具体的技术文档
从外特性来看
我们可以看到图上显示的
横轴是 Ron 乘以 Qg
纵轴是 Ron 乘以 Coss
那么从坐标图上我们可以看到
GaN 的 MOS 管特性会比
Si MOS 管特性
要好得非常多
从理论上来说
GaN MOS 管会有非常好的开关特性
和导通电阻 Rds_on
图上显示的是级联的高压 GaN MOS 管的结构图
那么从图上可以看到
它的原理结构
通常 GaN MOS 管用在 PFC
可以同时工作在主开关管
和输出整流二极管的位置上
那么这种结构的 GaN MOS 管
它的成本相应会比较低一些
驱动和以前的 MOS 管是一样的
在二极管模式下
它的正向导通压降相对会比较小
但是也有相应的一些缺点
它的反向恢复和普通的 MOS 管是一样的
驱动级的 Qg 相应会比较大
和普通 MOS 是一样的
那么另外一种是 Dmode-GaN 的结构
从图上我们可以看到
这种结构的 GaN MOS 管
会具有零的反向恢复特性
驱动的 Qg 会非常小
适用于高频的应用场合
但是呢它同时需要集成 GaN 的 driver
因为没有体二极管的效应存在
实际上在工作在二级管模式下
它的导通压降相对会比较高一些
它的导通压降相对会比较高一些
同时它也需要专门的驱动电路来驱动 GaN
图上显示的是无桥 PFC 的功率结构图
我们可以看到 Q1 Q2
是对应于工频的 MOS 管
那么 Q3 Q4 是 GaN MOS
Q3 和 Q4 可以作为开关管
或者是输出整流管
在正半周
那么我们可以看到
电流的回路
电流通过 EMI filter
流过电感，再流过 Q4
那么经过 Q2 回到 AC 的另外一端
这个时候 Q4 作为主开关管
Q3 作为输出整流管
在 Q4 关断之后
那么 Q3 导通
这个时候电感的能量通过 Q3
输出到输出电容
Dmode 的 GaN MOS 是没有体二极管的
但是呢在体二极管开关的时候
它会有一个类似二极管的过渡过程
那么通常这个时候看起来的 VF 还会比较高
针对这一个特性，我们需要准确的控制
PFC 主开关管和输出整流管之间的死区
使 GaN MOS 工作在一个
类似理想二极管的工作状态
从而获得比较高的效率
降低损耗
GaN MOS 管的一个非常重要的特性就是
GaN 的 Coss
随着 GaN 上的 Vds 变化非常小
基本上可以认为是一条直线
那么 PFC 主开关管和同步管之间的死区
我们可以通过相应的公式来进行计算
根据输出电压、电感电流的峰值
那么控制这个死区在一个合适的值
就可以让输出的整流管
比如输出的同步管
工作在理想二极管模式
大家好 我是 TI 电源参考设计团队的 应用工程师 Jason Yu 这个 topic 给大家介绍一下基于 GaN 的 CCM 图腾柱无桥 PFC 相关的参考设计和应用 随着 computer 和 storage 的快速发展 那么 AC/DC 效率的要求越来越高 这个 topic，我们首先简单介绍一下 AC/DC 整机电源的效率要求 比如钛金级 无桥 PFC 的拓扑和发展趋势 GaN 的一些具体特性 那么重点是基于 GaN 的无桥 PFC 相关的应用设计和测试结果 随着 computer storage 的快速发展 那么对于 AC/DC 的效率要求越来越高 我们可以看到，从80 Plus 一直到白金级，钛金级 那么整机，包括不同负载点的 效率要求会越来越高 在50%的负载点 那么钛金级的效率要求是94和96 相应的我们从表格里面可以看到 那么在钛金级和白金级的效率要求下 留给 PFC 的效率要求的裕量都非常的少 对 PFC 的效率要求越来越高 满足钛金级的效率要求 那么至少要保证 我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5% 我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5% 就目前来说 小功率的 PFC 使用临界导通模式和 interleave 可以达到效率97.5的样子 可以达到效率97.5的样子 但是呢，对于大功率的 PFC 无桥 PFC 看起来是 对于钛金级要求的唯一的一个途径 图上显示的是基本的 无桥 PFC 拓扑结构图 那么第一个图是比较早期的无桥 PFC 看起来结构比较复杂 效率会相对比较好一些 控制也比较简单 但是呢，元件数目会比较多 相应的功率密度会比较低 下面的图上显示的是无桥 PFC 使用普通 MOS 管构成的拓扑 相应的效率指标会比较好 也比较容易控制 但是呢，通常这种结构的 PFC 是工作在 DCM 适用于功率小于300W的场合 图腾柱无桥 PFC 有两个趋势 第一个是临界模式的图腾柱 PFC 那么这种模式的 PFC 适用于功率比较小 通常是小于300W 使用多相 interleave 的方式 适用于普通的 MOS 管 工作在 ZVS 模式下 配合相位管理 那么也可以获得比较好的轻载效率 另外一个模式呢是 连续模式的图腾柱 PFC 元器件数量相对比较少 定频的控制 比如 GaN MOS 管作为 PFC 的主开关管和同步管 在轻载的时候可以工作在临界模式 实现 ZVS，获得比较高的效率 那么这里我们可以看到 GaN，Si 和 SiC 三种材料对应的一些特性对比 从带隙能量，场击穿电压，电子饱和迁移率 这些指标来看 GaN 都有非常好的特性 那么 GaN 更多详细的指标和特性 大家可以参考 EPC 具体的技术文档 从外特性来看 我们可以看到图上显示的 横轴是 Ron 乘以 Qg 纵轴是 Ron 乘以 Coss 那么从坐标图上我们可以看到 GaN 的 MOS 管特性会比 Si MOS 管特性 要好得非常多 从理论上来说 GaN MOS 管会有非常好的开关特性 和导通电阻 Rds_on 图上显示的是级联的高压 GaN MOS 管的结构图 那么从图上可以看到 它的原理结构 通常 GaN MOS 管用在 PFC 可以同时工作在主开关管 和输出整流二极管的位置上 那么这种结构的 GaN MOS 管 它的成本相应会比较低一些 驱动和以前的 MOS 管是一样的 在二极管模式下 它的正向导通压降相对会比较小 但是也有相应的一些缺点 它的反向恢复和普通的 MOS 管是一样的 驱动级的 Qg 相应会比较大 和普通 MOS 是一样的 那么另外一种是 Dmode-GaN 的结构 从图上我们可以看到 这种结构的 GaN MOS 管 会具有零的反向恢复特性 驱动的 Qg 会非常小 适用于高频的应用场合 但是呢它同时需要集成 GaN 的 driver 因为没有体二极管的效应存在 实际上在工作在二级管模式下 它的导通压降相对会比较高一些 它的导通压降相对会比较高一些 同时它也需要专门的驱动电路来驱动 GaN 图上显示的是无桥 PFC 的功率结构图 我们可以看到 Q1 Q2 是对应于工频的 MOS 管 那么 Q3 Q4 是 GaN MOS Q3 和 Q4 可以作为开关管 或者是输出整流管 在正半周 那么我们可以看到 电流的回路 电流通过 EMI filter 流过电感，再流过 Q4 那么经过 Q2 回到 AC 的另外一端 这个时候 Q4 作为主开关管 Q3 作为输出整流管 在 Q4 关断之后 那么 Q3 导通 这个时候电感的能量通过 Q3 输出到输出电容 Dmode 的 GaN MOS 是没有体二极管的 但是呢在体二极管开关的时候 它会有一个类似二极管的过渡过程 那么通常这个时候看起来的 VF 还会比较高 针对这一个特性，我们需要准确的控制 PFC 主开关管和输出整流管之间的死区 使 GaN MOS 工作在一个 类似理想二极管的工作状态 从而获得比较高的效率 降低损耗 GaN MOS 管的一个非常重要的特性就是 GaN 的 Coss 随着 GaN 上的 Vds 变化非常小 基本上可以认为是一条直线 那么 PFC 主开关管和同步管之间的死区 我们可以通过相应的公式来进行计算 根据输出电压、电感电流的峰值 那么控制这个死区在一个合适的值 就可以让输出的整流管 比如输出的同步管 工作在理想二极管模式
大家好
我是 TI 电源参考设计团队的
应用工程师 Jason Yu
这个 topic
给大家介绍一下基于 GaN 的
CCM 图腾柱无桥 PFC
相关的参考设计和应用
随着 computer 和 storage 的快速发展
那么 AC/DC 效率的要求越来越高
这个 topic，我们首先简单介绍一下
AC/DC 整机电源的效率要求
比如钛金级
无桥 PFC 的拓扑和发展趋势
GaN 的一些具体特性
那么重点是基于 GaN 的无桥 PFC
相关的应用设计和测试结果
随着 computer storage 的快速发展
那么对于 AC/DC 的效率要求越来越高
我们可以看到，从80 Plus
一直到白金级，钛金级
那么整机，包括不同负载点的
效率要求会越来越高
在50%的负载点
那么钛金级的效率要求是94和96
相应的我们从表格里面可以看到
那么在钛金级和白金级的效率要求下
留给 PFC 的效率要求的裕量都非常的少
对 PFC 的效率要求越来越高
满足钛金级的效率要求
那么至少要保证
我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5%
我们 PFC 这一级的效率指标要在98.5%
就目前来说
小功率的 PFC
使用临界导通模式和 interleave
可以达到效率97.5的样子
可以达到效率97.5的样子
但是呢，对于大功率的 PFC
无桥 PFC 看起来是
对于钛金级要求的唯一的一个途径
图上显示的是基本的
无桥 PFC 拓扑结构图
那么第一个图是比较早期的无桥 PFC
看起来结构比较复杂
效率会相对比较好一些
控制也比较简单
但是呢，元件数目会比较多
相应的功率密度会比较低
下面的图上显示的是无桥 PFC
使用普通 MOS 管构成的拓扑
相应的效率指标会比较好
也比较容易控制
但是呢，通常这种结构的 PFC
是工作在 DCM
适用于功率小于300W的场合
图腾柱无桥 PFC 有两个趋势
第一个是临界模式的图腾柱 PFC
那么这种模式的 PFC 适用于功率比较小
通常是小于300W
使用多相 interleave 的方式
适用于普通的 MOS 管
工作在 ZVS 模式下
配合相位管理
那么也可以获得比较好的轻载效率
另外一个模式呢是
连续模式的图腾柱 PFC
元器件数量相对比较少
定频的控制
比如 GaN MOS 管作为
PFC 的主开关管和同步管
在轻载的时候可以工作在临界模式
实现 ZVS，获得比较高的效率
那么这里我们可以看到
GaN，Si 和 SiC 三种材料对应的一些特性对比
从带隙能量，场击穿电压，电子饱和迁移率
这些指标来看
GaN 都有非常好的特性
那么 GaN 更多详细的指标和特性
大家可以参考 EPC 具体的技术文档
从外特性来看
我们可以看到图上显示的
横轴是 Ron 乘以 Qg
纵轴是 Ron 乘以 Coss
那么从坐标图上我们可以看到
GaN 的 MOS 管特性会比
Si MOS 管特性
要好得非常多
从理论上来说
GaN MOS 管会有非常好的开关特性
和导通电阻 Rds_on
图上显示的是级联的高压 GaN MOS 管的结构图
那么从图上可以看到
它的原理结构
通常 GaN MOS 管用在 PFC
可以同时工作在主开关管
和输出整流二极管的位置上
那么这种结构的 GaN MOS 管
它的成本相应会比较低一些
驱动和以前的 MOS 管是一样的
在二极管模式下
它的正向导通压降相对会比较小
但是也有相应的一些缺点
它的反向恢复和普通的 MOS 管是一样的
驱动级的 Qg 相应会比较大
和普通 MOS 是一样的
那么另外一种是 Dmode-GaN 的结构
从图上我们可以看到
这种结构的 GaN MOS 管
会具有零的反向恢复特性
驱动的 Qg 会非常小
适用于高频的应用场合
但是呢它同时需要集成 GaN 的 driver
因为没有体二极管的效应存在
实际上在工作在二级管模式下
它的导通压降相对会比较高一些
它的导通压降相对会比较高一些
同时它也需要专门的驱动电路来驱动 GaN
图上显示的是无桥 PFC 的功率结构图
我们可以看到 Q1 Q2
是对应于工频的 MOS 管
那么 Q3 Q4 是 GaN MOS
Q3 和 Q4 可以作为开关管
或者是输出整流管
在正半周
那么我们可以看到
电流的回路
电流通过 EMI filter
流过电感，再流过 Q4
那么经过 Q2 回到 AC 的另外一端
这个时候 Q4 作为主开关管
Q3 作为输出整流管
在 Q4 关断之后
那么 Q3 导通
这个时候电感的能量通过 Q3
输出到输出电容
Dmode 的 GaN MOS 是没有体二极管的
但是呢在体二极管开关的时候
它会有一个类似二极管的过渡过程
那么通常这个时候看起来的 VF 还会比较高
针对这一个特性，我们需要准确的控制
PFC 主开关管和输出整流管之间的死区
使 GaN MOS 工作在一个
类似理想二极管的工作状态
从而获得比较高的效率
降低损耗
GaN MOS 管的一个非常重要的特性就是
GaN 的 Coss
随着 GaN 上的 Vds 变化非常小
基本上可以认为是一条直线
那么 PFC 主开关管和同步管之间的死区
我们可以通过相应的公式来进行计算
根据输出电压、电感电流的峰值
那么控制这个死区在一个合适的值
就可以让输出的整流管
比如输出的同步管
工作在理想二极管模式
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视频简介
基于氮化镓的图腾柱无桥 PFC(CCM)（上）
所属课程：基于氮化镓的图腾柱无桥 PFC(CCM)
发布时间：2015.10.28
视频集数：2
本节视频时长：00:07:53
由于其出色的开关特性和经改进的性能指标，氮化镓 (GaN) 技术最近在电源转换应用中备受关注。具有低寄生电容和零反向恢复的非共源共栅 (cascoded) GaN可实现更高的开关频率和效率，从而提供了全新的应用和拓扑选择。连续传导模式 (CCM) 图腾柱PFC就是从GaN优点中受益的一种拓扑。与常用到的伪无桥式PFC拓扑相比，CCM图腾柱无桥PFC将半导体和升压电感器的数量减少了一半，同时将效率提升到99%的范围内。构建了一个450W图腾柱PFC电路，以表示第一款具有集成栅极驱动器的工业用非共源共栅 GaN所具有的特性。这款GaN充分证明了在性能方面的改进与提高。为了防止轻负载时的反向升压电流，提出了高精度飞轮GaN接通时间控制。还检查了高级开关频率控制，以优化转换器频率。
未学习 基于氮化镓的图腾柱无桥 PFC(CCM)（上）
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