通过硅和GaN实现高性能电源设计
stmicroelectronics 的 mastergan 是一个集成了基于硅技术的半桥驱动器的平台，刚刚通过添加一对氮化镓功率晶体管进行了进一步优化。st 在接受 power electronics news 采访时强调了这一新平台如何使系统体积更小、重量更轻，充电时间提高 3 倍，但最重要的是，它通过优化上市时间来简化设计。
mastergan 将硅与 gan 相结合，以加速创建下一代紧凑型高效电池充电器和电源适配器，适用于高达 400 w 的消费和工业应用。通过使用 gan 技术，新设备可以处理更多功率，同时优化其效率。st 强调了将 gan 与驱动器集成如何简化设计并提供更高水平的性能。
氮化镓市场
gan 晶体管是当今存在的“最冷”组件之一。其低结电阻允许低温和低能量损耗，即使在高温和极端条件下也是如此。这是这种材料广泛用于许多关键领域的主要原因之一，在这些领域，对大电流的需求是主要的特权。
当前的 gan 市场通常由分立的功率晶体管和驱动 ic 提供服务，这需要设计人员学习新的实施技术以实现最佳性能。st 的 mastergan 方法旨在加快产品上市时间，同时在更小的占位面积内保持高效性能、简化组装并以更少的组件提高可靠性。st表示，gan技术以及st的集成产品、充电器和适配器的优势可以将标准si基解决方案的尺寸缩小80%，重量减轻70%。
在功率 gan 晶体管中，有两个元件参数对温度起着重要作用：r ds（on） 与相关的工作损耗和跨导与相关的开关损耗。保持低温的原因有很多：
防止在最恶劣的操作条件下发生热失控
总体上减少损失
提高系统性能和效率
提高系统功率密度
提高电路的可靠性
意法半导体解决方案
st 的平台 mastergan1 包含两个集成了高侧和低侧硅驱动器的半桥 gan 功率晶体管。该平台使用 600v 半桥栅极驱动器和常关高电子迁移率晶体管 （hemt）。
高电子迁移率使 gan 晶体管的开关时间约为 si mosfet 的四分之一。此外，对于给定的操作模式，开关损耗约为硅晶体管的 10% 到 30%。因此，gan hemt 可以在比 si mosfet 和 igbt 高得多的频率下驱动。gan hemt 需要添加芯片供应商已集成到其设备中的极化网络才能正常运行。
与基于硅的传统解决方案相比，在功率转换器等应用中使用 gan 可实现显着改进：更高的功率效率、更小的尺寸、更轻的重量和更低的总体成本。
mastergan 中的内置功率 gan 具有 150 mω 的 r ds（on）和 650-v 的漏源击穿电压，而内置栅极驱动器的高端可通过内置自举二极管轻松供电。
mastergan1的框图
mastergan1 配备了在低效率或危险条件下的故障保护，联锁功能可防止交叉传导条件。逻辑输入与 3.3 v 至 15 v 的信号兼容，从而提供与微控制器和各种传感器的轻松接口。
这些器件将作为引脚兼容的半桥产品提供，允许工程师以最少的硬件更改扩展项目。利用 gan 晶体管的低通电损耗和无体二极管恢复特性，这些产品在高端高效拓扑中提供了改进的整体性能，例如具有有源钳位的反激或正激、谐振、pfc 图腾柱无桥，以及其他用于 ac/dc 和 dc/dc 转换器的软开关和硬开关拓扑。
evalmastergan1 板允许您评估 mastergan1 的特性并快速创建新拓扑，而无需完整的 pcb 设计。该板提供了一个板载可编程死区时间发生器，带有单个 vcc 电源（6 v 型）。一个集成的 3.3v 线性稳压器为微控制器或 fpga 提供逻辑。该板提供定制机会，例如使用外部自举二极管、为各种解决方案提供独立电源，以及为峰值电流拓扑使用低侧分流电阻器。
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mastergan1的框图
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