在英语里,“ready”是很有意思的一个词,它在不同的语境下会有完全不同的意思。有一大屋子女儿时,“ready”的意思就是为做好准备而准备;而准备的时间绝不会少于30分钟。在飞机上,“ready”就是把手机收起来的意思;最后,我们终于可以起飞了。
我们的行业发言人已经宣布,“GaN已经为黄金时间做好了准备。”这个声明似乎预示着GaN已经为广泛使用做好准备,或者说在大量的应用中,已经可以使用GaN技术了。这也意味着GaN已经是一项成熟的、不应再受到质疑的技术。对此,我不想妄加评论,由你自己去辨别事情的真伪。
那么,我提到的“GaN已经为数字电源控制做好准备”到底是什么意思呢?验证这一点的方法就是查看一下启用GaN技术的电源是如何开发的?在很多情况下,电源设计人员使用数字控制来展示GaN应用。这么做的原因也许是考虑到数字控制的灵活性,使得设计人员能够精确地控制开关波形;此外,也是因为数字控制能够提供多个控制环路和保护电路,而这些控制环路与保护电路能够管理所有GaN的缺陷和不足。
对我而言,“GaN已经为数字电源控制做好准备”大体涵盖了上面提到的内容,此外,这句话也意味着数字电源也为GaN的应用做好准备。要使数字电源控制为GaN的应用做好准备,它需要针对更高开关频率、更窄占空比和精密死区时间控制的时基分辨率、采样分辨率和计算能力。图1和图2显示的是一个硅 (Si) MOSFET和一个GaN MOSFET的上升和下降时间。从这两个图中可以看出,死区时间被因子2所差分,而此时的Si MOSFET变慢。此外,GaN MOSFET的上升与下降更加线性。这些属性使更加精细的边缘控制变得十分有必要。
GaN能够在不会对系统产生负面影响的情况下增加开关频率。这一优点可以在功率级中使用更小的无源组件,并实现更快的瞬态响应。然而,为了实现对这些更高频率的控制,控制电路的速度必须更快。例如,采样和转换时间需要足够快,这样才不会限制占空比宽度或相位延迟。此外,对于下一个控制工作量的计算也需要足够快,这样才不会限制开关速度。对于目前的1MHz以上开关电源,需要在几百ns内完成采样与转换。而计算延迟也必须在同样的范围内。
幸运的是,我们在数年前就已经拥有具备这一功能的数字电源控制器了。并不是所有的数字电源控制器都能够满足这些需要,但至少电源设计人员有选择的余地。
那么,GaN已经为数字电源控制中的使用做好准备了吗?对这一问题的答案要比数字电源控制是否能够使用GaN这个问题复杂。所以,随着GaN在不断向前发展,并且在高密度和高性能电源解决方案中寻找用武之地,我们也不必非要等到控制器发展到能够利用GaN优势的那一刻。所以,“ready”到底意味着什么呢:那就是“现在。”
你这个话题有什么看法呢?
图1:谐振LLC Si MOSFET死区时间
图2:LLC GaN MOSFET死区时间
原文链接:
https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2015/03/20/gan-is-ready-for-digital-power-control