Могут ли полевые транзисторы GaN напрямую управляться сигналами логического уровня?

Напряжение затвора до 3,3 В соответствует спецификации, так что ничего страшного не произойдет.

Однако обратите внимание, что R _dson гарантируется только для привода затвора 5 В. График зависимости R _dson от напряжения на затворе дает вам некоторое представление о том, что вы получите при напряжении 3,3 В, но это не гарантия. Похоже, вы должны ожидать около 600 мОм. Вы не можете основывать объемный дизайн на «вероятно вокруг».

Несмотря на рекламный ажиотаж в начале технического описания об исключительно низком R _dson , на самом деле R _dson довольно высок. Ток утечки затвора также достаточно высок.

Необычным аспектом этого полевого транзистора является то, что он может коммутировать 100 В только при напряжении затвора 5 В. Если вам нужно переключать только 30 В или вы можете обеспечить управление затвором 10-12 В, есть намного лучшие полевые транзисторы. Это, безусловно, специальная часть. Я не смотрел цену, но я ожидаю, что там тоже написано "специальность".

Пакет также в значительной степени требует пайки горячим воздухом для ручной работы, в отличие от SOT-23, который можно паять обычным паяльником.

Насколько я понимаю, это возможно, потому что вы превышаете максимальное пороговое напряжение затвора (2,5 В). Думаю, вы должны принять во внимание, что у вас не так много запаса, чтобы выдерживать шум, который может быть вызван напряжением затвора. Многие обычные кремниевые полевые МОП-транзисторы имеют пороговое значение около 2-3 вольт, но в большинстве случаев используется драйвер с более высоким напряжением (5-10 вольт), чтобы иметь достаточный запас для индуцированных всплесков напряжения, которые могут привести к тому, что напряжение затвора на какое-то время окажется ниже порогового значения. Я не уверен, что вы можете избежать этого, сделав достаточно хороший макет в вашем случае.

Вторая причина использования более высокого напряжения заключается в том, что Rdson будет ниже, но если вас это устраивает, а рассеивание MOSFET достаточно, чтобы гарантировать, что максимальная температура не будет достигнута, то это не должно быть проблемой.

Третья проблема, связанная с использованием драйвера затвора, связана с высокой мощностью/током, подаваемым на затвор, но этот GaN FET, по-видимому, нуждается в очень низком среднем токе:

0,08 нКл * 1 МГц = 80 мкА

(Обратите внимание, что напряжение затвора составляет не 0,12 нКл, а 0,08 нКл при 3,3 В.)

Конечно, как вы сказали, время переключения будет намного выше, чем ожидалось, из-за внутреннего сопротивления выходов микроконтроллера, поэтому для заполнения емкости затвора потребуется больше времени. Я не уверен в этом внутреннем сопротивлении микроконтроллера, поэтому ничего не могу сказать о нем.

Видя все это, кажется логичным сказать, что это может работать, но это рискованно из-за низкого запаса по пороговому напряжению.

Если более высокое сопротивление не является проблемой, я бы все же рассмотрел довольно уменьшенный предел тока. При напряжении 3 В полевой транзистор войдет в линейную область при токе стока около 1 А. В этот момент «RdsON», если этот термин все еще действителен, взлетит в небо с потенциально разрушительными потерями мощности. Имейте в виду, что ваш полевой транзистор имеет размеры 0,9 x 0,9 мм ^ 2 !!!

Более того, помимо напряжения 3,3 В при включении я бы беспокоился об истинном напряжении 0 В «ВЫКЛ» при использовании микроконтроллера для управления GaN. Не все микроконтроллеры имеют гарантированный выходной сигнал от одной шины к другой, особенно под нагрузкой. Транзисторы GaN могут иметь чрезвычайно низкие пороги включения (до 0,8 В). Соедините это с чрезвычайно высокой крутизной (насколько изменяется RDson на Vgate), и вы можете полностью включить свой полевой транзистор, просто подав достаточно быстрый сигнал на сток (и я имею в виду сток, а не затвор). Низкая емкость истока затвора GaN пропорционально увеличивает эффект емкости Миллера по сравнению с Si FET.

Все зависит от вашей системы. Si Mosfets в значительной степени не зависят от топологии (высокий Vth, разумная крутизна, высокое отношение «стабильности» Cgs / Cgd), а GaN - нет. Si FET, который вы хотите ВЫКЛЮЧИТЬ, обычно остается ВЫКЛЮЧЕННЫМ независимо от того, что вы с ним делаете. Для GaN вы должны знать систему вокруг транзистора, чтобы определить, будет ли сохраняться состояние OFF. Самое главное это:

• У меня полубридж?
  • Да: уделите особое внимание силе опускания драйвера в выключенном состоянии. Включение, вызванное сливом, в большинстве случаев разрушительно. При жестком переключении Rpull down должен быть в 10 раз меньше, чем Rpull up.
  • Нет : Индуктивное включение дренажа снижает эффективность, но обычно не является разрушительным.
• Есть ли у меня мягкое переключение?
  • Да: подойдет любой привод ворот. Я управляю EPC2107 в HB с компаратором TLV3201 (даже без выхода rail-to-rail) при 5V Vcc без проблем. Запуск может быть сложным для половинных мостов.
  • Нет : остерегайтесь включения, вызванного сливом.

Ясно, что плохой вариант — это полумост с жестким переключением, а также один из самых распространенных вариантов использования GaN (синхронный Buck).

При переключении GaN соотношение миллеровских емкостей полевого транзистора высокого и низкого уровня (обратите внимание на нелинейность) означает, что драйвер в выключенном состоянии должен обеспечить примерно в 10 раз больше тока, чем привод, включающий другой полевой транзистор. Неправильный выбор размера означает, что выключенный полевой транзистор может снова включиться при включении другого - это люфт.