eGaN FET并联的数量如何影响PIF及转换器的性能

使用并联eGaN FET的转换器的性能,可通过创建开关并联影响因数(PIF)作出定量比较。PIF的定义包含开关能力,而省略了额外的阻抗(R_DS₍_O_N)和电路板上分配热负荷时所具的热优势。dv/dt和di/dt抗扰度被认为是预测基于并联eGaN FET的转换器性能的关键因数,因此PIF的定义包含这些数量是合理的。此外,PIF的定义也可以把并联eGaN FET转换器的性能,与等效单个器件开关的性能作出比较。PIF更可以把转换器在使用并联器件,跟使用等效的单个器件,在开关的抗扰极限值内工作时的极限值作出比较。

PIF的定义由下列公式给出：

(1)

  其中:
  dv_n/dt=从实际dv_n/dt·Kv推导得出的n个并联器件的电压抗扰度限值[1s/s]，其中Kv=1[1/V]
  di_n/dt=从实际di_n/dt·Ki推导得出的n个并联器件的电流抗扰度限值[1/s]，其中Ki=1[1/A]
  dv₁/dt=从实际 dv/dt·Kv推导得出的单器件形式的转换器的电压抗扰度限值[1/s]，其中Kv=1[1/V]
  di₁/dt=从实际dv/dt·Ki推导得出的单器件形式的转换器的电流抗扰度限值[1/s]，其中Ki=1[1/A]
  n代表在每个开关并联器件的数目。

  PIF可以理解为并联eGaN FET转换器,相对含单个器件转换器的开关功率损耗倍增因子。

  使用公式1并规范化为相比的含单个器件的设计,可以得出每个评估设计使用两个和四个并联eGaN FET的规范化PIF图表(见图1)。

图1 使用两个和四个并联eGaN FET的不同版图的开关PIF比较。单个器件的PIF为1.0。

从图1 PIF的结果可以看到,使用两个eGaN FET的B设计明显是最好的设计，而使用四个eGaN FET的A设计是最差的。我们可以更详细地研究B设计,了解并联器件的数量如何影响转换器的性能。图2展示了并联不同数量的eGaN FET的B设计的不同版图。

图2 并联不同数量的eGaN FET的设计B的各种可选版图。

表1给出了图2所示设计的电感值及抗扰极限值。图3给出了并联不同数量eGaN FET所得的B设计,包括使用了两个并联eGaN FET的版图,并规范化为相比的含单个器件设计的PIF图表。

表1 针对图2所示的不同情况下所计算的电感和抗干扰极限值。

图3 并联不同敷量eGaN FET所得的B设计的并联影响因数。

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