同等電壓應(yīng)力下的GaN器件相比Si器件具有更低的導(dǎo)通電阻Rds(on)(on-resistance)及門極充電電荷Qg,能夠大幅降低驅(qū)動和開關(guān)損耗,有利于提高變換器效率及功率密度。在低壓小功率場合的超高頻VHF(very high frequency)諧振反激變換器中,提出了一種集成空芯變壓器,大幅減小了印制電路板PCB(printed circuit board)面積,提高了功率密度。同時通過有限元分析FEA(finite element analysis)設(shè)計樣機結(jié)構(gòu),確保變壓器磁場不會影響其他器件。應(yīng)用該方案搭建了3臺5 V輸入、5 V/2 W輸出的超高頻諧振反激變換器,分別為20-MHz Si方案、30-MHz GaN方案和50-MHz GaN方案。其中,50-MHz GaN方案樣機實現(xiàn)了39.4 W/in3的功率密度,相比20-MHz Si方案提升41%。同時,在效率接近的前提下,3臺變換器的高度都不足商用產(chǎn)品的一半。

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖1VHF諧振反激變換器

VHF諧振反激變換器拓撲如圖1(a）所示，其中20-MHz方案采用SiMOSFET作為開關(guān)管Sm,30-MHz和50-MHz方案采用GaNHEMT作為開關(guān)管Sm，二極管為Dr。該變換器包含E類逆變器、E類整流器以及空芯變壓器Tr。其優(yōu)點在于，利用變壓器漏感和開關(guān)管Sm、二....

圖2諧振驅(qū)動電路

對于20-MHzSi方案，為減小MOSFET的驅(qū)動損耗，采用如圖2所示的諧振驅(qū)動電路，可以回收部分驅(qū)動能量。該驅(qū)動電路共分為4級，第1部分是一個遲滯振蕩器，由LTC1799振蕩芯片生成一個5V的方波。第2部分是反相器并聯(lián)驅(qū)動級，由多個CMOS并聯(lián)組成以增強驅(qū)動能力，同時減小C....

圖3傳統(tǒng)空芯變壓器集成示意

傳統(tǒng)空芯變壓器集成示意如圖3所示。傳統(tǒng)空芯變壓器集成在PCB繞組中，和其他電路元件共面，因此占用了很大的PCB面積。此外，若采用平面螺旋結(jié)構(gòu)（每層PCB有多匝串聯(lián)），較長的內(nèi)匝繞組引出線會增大寄生電感。本文提出了一種新型空芯變壓器的集成方法，如圖4所示。主PCB在上層，布局除變壓....

圖4新型空芯變壓器集成示意

圖3傳統(tǒng)空芯變壓器集成示意在主PCB中，頂層用來布置除變壓器以外的器件和連線。中間層1為走線預(yù)留空間。中間層2和底層是空層，僅留過孔和焊盤。空芯變壓器集成在副PCB的中間層1、中間層2以及底層。副PCB的頂層是空層，僅留過孔和焊盤。2個PCB通過焊盤直接焊接在一起。由于主PCB....

本文編號：4001193