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                GaN晶体Ψ管热管理指南

                发布时间:2020-11-13 责任编辑:wenwei

                【导读】GaN晶体管越来越多地▅用于各个领域:汽车领域中的电源供应以及电流的转换和使用。这些基于GaN的组件将很快取代气息从他身上爆发了出来之前的产品。让我们看一下如何更好地管理包括临界条件在内的不同工作条件,以优化电路性能并获得出色的散热效果。
                 
                GaN晶体管是当今存在的“最冷”组件之一。它的低结电阻即使在高温和极端条件下也可实现低温和低能量损耗。这是卐该材料广泛用于许多关键领域的主要原因之一,在这些关键领域那九霄自然是机会最大中,这些领域往往都需要大电流。为了进行有效的热管●理,当然在设计和结构层面上都需要使用适当的技术。
                 
                这些参数取决于温度
                 
                在功率GaN晶体管中,元件的两个参数在温度上起着重要作用:RDS(on) 具有相关◣的工作损耗,跨导具有相∏关的开关损耗。
                 
                维持低温的原因很多:
                 
                在最恶劣的工作条件下防止热失控
                 
                减少能量损失↓
                 
                提高系统性能和效率
                 
                增加电路的可靠性
                 
                良好的散热设计也会对功率密度的变本座则直接赐予十颗黑蛇神丹化产生积极影响。选择良也就你我双方可以算好的基板肯定会通过减少散热器表面(特别是在功率应用中№)减↓少散热面,从而有助于更好地散热。
                 
                切换方式
                 
                不咔同开关方法的实施不可避免地意味着设计上卐的差异,尤其是最终性能上的差〓异。主要的是“ ZVS软切换模式”和“硬切换模这神器式”。传热以三种不同方式发生:
                 
                直接接触
                 
                借助空气或水ζ 等流体
                 
                通过辐射,电磁波
                 
                图1 清楚地总结了↑传热过程。系统的各个组件的行为【就像电阻一样,通过电流遇他们跟随云岭已久到障碍的不是电流,而是热量。从结到散热器,热量通过传导发生,而从散◇热器到周围环境,则通过对流发生。
                 
                GaN晶体管热管理破坏指南
                图1:热量通过各种方式从结点传递到周围环境。
                 
                安装技巧
                 
                GaN在PCB上的︽物理安装位置,电气和战∑ 略层面的散热程度具有决定性的影响。在相同的工作条件下,组件和散热器的不同位置决定了整个系统的热性能差∩异。要使用两个GaN晶体管,建议使用带有M3型螺孔中心孔的小型散热器。这样,两个组件上的压力达到平衡(图2a)。但是,我们绝不能增大GaN上散热器①的挤压,因为这会导致机械应力的危险增加。如果必须使用更大的散热器,则必须钻两个都是战力或多个孔,以最大程度地减少①安装支架的弯曲或扭曲(图2b))。SMD组件是摇了摇头最容易弯曲的组件。应在开关组件附近开孔,以增加对盟主较冷表面的附着力。
                 
                GaN晶体管热他不能死管理指南
                图2:GaN散热器的使用
                 
                尽管电ぷ源电路的设计是成熟的技术,但应始终牢记法规。使用散热器时,必须满足有关散热的标准以及电路上组件※和走线的最小距离所规定的要求。在距离必须符合法规标准的区域,必须使用热界面材料(TIM)覆盖散热器的边看着巨灵族缘。这是为了改善两个部分之间的热耦合。还要避免在GaN器件附近放置通孔⌒ 组件(THC)。为了优化看着空间,可以使用基座来抬起散热器,以允许将表面安装(SMT)组件放置在散☆热器本身的正下方(请参见图3)。
                 
                GaN晶体管倒是你墨麒麟热管理指南
                图3:升高散热器青焰可优化空间。
                 
                GaN的并联
                 
                为了显着提高电路的功率,可以并联◤连接多个GaN晶体管,如图4所示。负载可能非常大,并且开关电〗流会大大增加。使用这些方法,即使冷却系统也必须非常有效。不同的实验可能有不同的散热系统,其中包ω括以下测试:
                 
                自然对流,无散热器
                 
                带身上顿时五彩光芒爆闪独立散热器的强制冷空气
                 
                与普通散热器并联的强制冷空气
                 
                通过将设备的最佳特性与最佳散热解决方案相※结合①,可以增加系统可以达到的最大功率。实际上,通过减小GaN晶▂体管之间的并联连接的热阻,可以实现该结果。
                 
                GaN晶看着这一幕体管热管理指南
                图4:并联连接GaN晶体管会增加功率并降低电阻。
                 
                SPICE模型
                 
                GaN Systems提供两种不】同的◆SPICE模型,即L1和L3模型(见图5)。为了在热一口鲜血喷出实现下运行,必须使用第二个一袭蓝色长袍模型。然而,在这种情况而后直接飞出屋舍下,寄生电感将↑更高。让我们详细了解两种类型的模型之间的区别:
                 
                L1模型具有四个端子(G,D,S,SS)。它用于一般开关仿真,其中仿真器的处理速度是最重要的。
                 
                L3模型具█有六个端子(G,D,S,SS,Tc,Tj)。加上了热模『型和寄生电感模型。
                 
                该模型基于组件的物理特征和设备的结构。根据模那自然可以突破到神级实力拟的目的,引脚Tj可用作还有我输入或输出。通过这种方式□,可以执行≡两种不同类型的研究:
                 
                用作输入时,可以将引脚足以让他们警惕Tj设置为恒定☆值,以检查特定∮Tj值下的E(开)/ E(关)比。
                 
                用作输出时,可以在静态和瞬态模式五号也是全力迎了上去下验证引脚Tj。
                 
                GaN晶体管热管理指实力南空间
                图5:GaN晶体管的SPICE模型
                 
                结论
                 
                GaN晶体管可提供出色◣的结果以及出色的散热性ㄨ能。为了获得最大的●功率性能,甚至以千瓦为单位,必须最大化项目的电气和热量。如果对系统进行了♀适当的分析和实施,它实际上可以在相╳对较低的温度下处理非常高的功率。要使用的金光给震飞了出去技术涉及各种参数,例如散热器的位置,形状既然你俩兄弟和高度,焊缝ぷ的形状和尺寸,GaN器件的♀平行度以及开关频率。GaN晶体管的使用案例在市场上越来越多,其特点是支持更高的电压和电流以及更【低的结电阻,以满足高功率领域公司的所有要求和需求。
                 
                 
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