650V氮化鎵芯片U8722AH的工作原理

針對寬輸出電壓應(yīng)用場合，為了滿足VDD的寬電壓應(yīng)用需求，往往需要添加額外的電路或者輔助繞組，導致系統(tǒng)功耗和電路成本的增加。氮化鎵芯片U8722AH集成了Boost供電技術(shù)，僅在SW管腳添加一顆貼片電感即可，在輸出電壓較低時，Boost電路啟動工作，維持VDD電壓在VBOOST_REG (典型值10V/10.2V)，當輸出電壓升高，輔助繞組電壓高于VBOOST_REG時，Boost電路停止工作，VDD由輔助繞組供電。工作過程如下圖所示。

氮化鎵芯片U8722AH采用 HSOP-7封裝，引腳如下：

1 CS I/O 電流采樣輸入、最高頻率選擇管腳

2 FB P 系統(tǒng)反饋輸入管腳

3 DEM I/O 消磁檢測、輸出 OVP 檢測、驅(qū)動能力分檔判定管腳

4 SW P Boost 電路內(nèi)置 MOS 的漏極管腳

5 GND P 芯片參考地

6 VDD P 芯片供電管腳

7 DRAIN P 內(nèi)置高壓 GaN FET 漏極、高壓啟動供電管腳

氮化鎵芯片U8722AH集成高壓E-Mode GaN FET，為了保障GaN FET工作的可靠性和高系統(tǒng)效率，芯片內(nèi)置了高精度、高可靠性的驅(qū)動電路，驅(qū)動電壓為VDRV (典型值 6.2V)。EMI性能為高頻交直流轉(zhuǎn)換器的設(shè)計難點，為此U8722DE通過DEM管腳集成了驅(qū)動電流分檔配置功能。如下圖所示，通過配置DEM管腳分壓電阻值，可以選擇不同檔位的驅(qū)動電流，進而調(diào)節(jié)GaN FET的開通速度，系統(tǒng)設(shè)計者可以獲得最優(yōu)的EMI性能和系統(tǒng)效率的平衡。

由于原邊功率開關(guān)寄生電容、變壓器寄生電容和副邊整流管反向恢復的原因，功率開關(guān)開通瞬間會在采樣電阻上產(chǎn)生電壓尖刺。為避免驅(qū)動信號被錯誤關(guān)閉，氮化鎵芯片U8722AH內(nèi)部集成有前沿消隱功能。在開關(guān)管導通之后的TLEB_OCP (典型值 232ns)時間內(nèi)，峰值電流比較器不會關(guān)閉功率開關(guān)。在異常過流保護狀態(tài)下(AOCP)，為保證系統(tǒng)可靠性，當CS管腳電壓達到AOCP保護閾值VCS_AOCP(典型值 -1.2)時，前沿消隱時間進一步降低到TLEB_AOCP (典型值 131ns)。