大型數(shù)據(jù)中心，企業(yè)服務(wù)器或電信交換站使功耗迅速增加，因此高效的AC / DC電源對(duì)于電信和數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展至關(guān)重要。但是，電力電子行業(yè)中的硅MOSFET已達(dá)到其理論極限。
同時(shí)，氮化鎵（GaN）晶體管最近已成為高性能的開(kāi)關(guān)，可以代替硅基MOSFET，從而提高了能量轉(zhuǎn)換效率和密度。為了利用GaN晶體管的優(yōu)勢(shì)，需要一種具有新規(guī)格的新隔離解決方案。
GaN晶體管的開(kāi)關(guān)速度比硅MOSFET的開(kāi)關(guān)速度快得多，并且由于以下原因可以降低開(kāi)關(guān)損耗：·較低的柵極電容和輸出電容。 ·較低的漏極-源極導(dǎo)通電阻（RDS（ON））使電流工作更高，從而降低了傳導(dǎo)損耗。
·不需要體二極管，因此反向恢復(fù)電荷（QRR）低或?yàn)榱恪?GaN晶體管支持大多數(shù)AC / DC電源，其中包括單獨(dú)的功率因數(shù)校正（PFC）和DC-DC部分：前端，無(wú)橋PFC和后續(xù)的LLC諧振轉(zhuǎn)換器（兩個(gè)電感器和一個(gè)電容器）。
這種拓?fù)渫耆蕾?lài)于圖1所示的半橋和全橋電路。如果使用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為主控制器，并用GaN晶體管代替硅MOSFET，則需要一種新的隔離技術(shù)來(lái)處理更高的開(kāi)關(guān)頻率。
這主要包括隔離的GaN驅(qū)動(dòng)器。圖1.適用于電信和服務(wù)器應(yīng)用的典型AC / DC電源。
典型的隔離解決方案和UART通信隔離要求。從以前的模擬控制系統(tǒng)更改為DSP控制系統(tǒng)時(shí)，需要將脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)與其他控制信號(hào)Open隔離開(kāi)。
雙通道ADuM121可用于DSP之間的UART通信。為了最小化隔離所需的系統(tǒng)總體尺寸，環(huán)氧樹(shù)脂密封劑用于電路板組裝。
小尺寸和高功率密度對(duì)于AC / DC電源的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。市場(chǎng)需要小包裝隔離器產(chǎn)品。
與MOS相比，PFC的部分隔離與使用GaN相比，傳輸延遲/偏斜，負(fù)偏置/鉗位和ISO柵極驅(qū)動(dòng)器尺寸非常重要。為了使用GaN驅(qū)動(dòng)半橋或全橋晶體管，PFC部分可以使用單通道驅(qū)動(dòng)器ADuM3123，而LLC部分可以使用雙通道驅(qū)動(dòng)器ADuM4223。
為隔離柵ADI的isoPower＆reg;后的設(shè)備供電該技術(shù)旨在跨隔離柵傳輸功率。 ADuM5020緊湊型芯片解決方案使用該技術(shù)將GaN晶體管的輔助電源與柵極的輔助電源相匹配。
隔離要求為了充分利用GaN晶體管，要求隔離的柵極驅(qū)動(dòng)器具有以下特性：開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓為7V·dv / dt。 100 kV / ms，CMTI為100 kV / μs至200 kV / μs·對(duì)于650 V應(yīng)用，高和低開(kāi)關(guān)延遲匹配≤50ns·負(fù)電壓鉗位（-3 V）可以關(guān)斷同時(shí)驅(qū)動(dòng)半橋晶體管的高側(cè)和低側(cè)。
關(guān)于傳統(tǒng)的電平轉(zhuǎn)換高壓驅(qū)動(dòng)器有一個(gè)傳說(shuō)，即最簡(jiǎn)單的單芯片解決方案僅在基于硅的MOSFET中廣泛使用。在某些高端產(chǎn)品（例如，服務(wù)器電源）中，ADuM4223雙通道隔離驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)MOS，以實(shí)現(xiàn)緊湊的設(shè)計(jì)。
但是，當(dāng)使用GaN時(shí)，電平轉(zhuǎn)換解決方案具有一些缺點(diǎn)，例如傳輸延遲長(zhǎng)，共模瞬變抗擾度（CMTI）受限，并且高開(kāi)關(guān)頻率的效果也不理想。與單通道驅(qū)動(dòng)器相比，雙通道隔離驅(qū)動(dòng)器缺乏布局靈活性。
同時(shí)，難以配置負(fù)偏差。表1比較了這些方法。
表1.驅(qū)動(dòng)GaN半橋晶體管的不同方法的比較。圖2.為了在isoPower器件中實(shí)現(xiàn)UART隔離和PFC部分隔離，需要ISO技術(shù)及其要求。
對(duì)于GaN晶體管，可以使用單通道驅(qū)動(dòng)器。 ADuM3123是典型的單通道驅(qū)動(dòng)器，可以使用齊納二極管和分立電路提供外部電源，以提供負(fù)偏壓（可選），如圖3所示。
新趨勢(shì)：定制的隔離式GaN模塊目前，GaN設(shè)備通常與驅(qū)動(dòng)程序分開(kāi)包裝。這是因?yàn)镚aN開(kāi)關(guān)和隔離驅(qū)動(dòng)器的制造工藝不同。
將來(lái)，將GaN晶體管和隔離柵驅(qū)動(dòng)器集成到同一封裝中將減少寄生電感，從而進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)性能。幾米