■ VGS 임계 값 범위와 트랜지스터들 간에 RDS(on) 차이가 중요

디바이스가 병렬로 동작할 때 또 다른 고려사항은 부품 선택과 함께 PCB 상에 기생 인덕턴스와 커패시턴스가 미치는 영향이다(레이아웃, 트레이스, 레이어 배열).

CoolGaN™ HEMT와 관련해서는, VGS 임계 값 범위와 트랜지스터들 간에 RDS(on) 차이가 중요한 고려사항이다.

이것을 확인하기 위해서 SIMetrix로 트랜지스터 모델을 사용해서 0.9V∼1.6V 임계 전압과 55mΩ∼70mΩ RDS(on) 값으로 시뮬레이션을 실시했다. 트레이스 인덕턴스와 레이어 커패시턴스가 미치는 영향도 모델링했다.

이 분석 결과를 보면, 전류 공유로 정적 불균등이 전적으로 트랜지스터들 간에 RDS(on) 차이와 연관이 있다는 것을 알 수 있다. 이것은 디바이스 매칭을 해서 해결할 수 있다.

또한 위에서 언급했듯이, CM 인덕터를 사용해서 지속적이고 파괴적인 발진을 제거할 수 있다. 레이아웃 우수 관행을 잘 따르는 것 또한 중요하다.

전원 루프와 게이트 구동 루프는 되도록 크기를 작게 하고 대칭적이게 해야 하며, 스위치 노드 기생 커패시턴스 역시 되도록 낮게 해야 한다.

■ 인피니언, 4개 70mΩ IGOT60R070D1 GaN 전력 트랜지스터 탑재 병렬 하프 브리지 평가 보드 제공

문제와 해결책을 이해하기 위한 가장 좋은 방법은 시험실에서 시험을 해보는 것이다. 이러한 용도로 인피니언은 4개 70mΩ IGOT60R070D1 GaN 전력 트랜지스터를 탑재한 병렬 하프 브리지 평가 보드를 제공한다.

이 평가 보드는 앞서 언급한 설계 가이드라인을 잘 따라서 설계되었으며, 이 평가 보드를 사용해서 평가 작업과 개발 작업을 쉽고 빠르게 할 수 있다.

또한 포괄적인 분석을 할 수 있도록 다수의 테스트 지점을 제공한다.
다만 몇몇 측정 지점들에서는 고대역폭 절연형 차동 프로브를 사용해야 하며, 정확한 채널 타이밍을 달성하기 위해서 사용 전에 디스큐를 해야 한다.
외부 인덕터와 함께 사용해서 이 보드로 벅 또는 부스트 모드 테스트, 이중 펄스 테스트, PWM 동작 테스트 같은 것들을 할 수 있다.

또한 이 보드는 수 kW의 전력대와 1MHz에 이르는 주파수로 하드 스위칭과 소프트 스위칭 모두에 적합하다.

착탈식 단자 블록은 테스트 셋업 구성을 간소화하고, 온보드 100μF 450V 벌크 커패시터에 더해서 커패시턴스를 추가할 수 있는 커넥터를 제공한다.

이 온보드 커패시터가 2개의 추가적인 고주파 바이패스 커패시터와 함께 450V의 출력 또는 버스 전압 한계를 설정한다.
이 평가 보드는 최대 28A의 연속 전류와 하드 스위칭 또는 소프트 스위칭으로 70A의 피크 전류로 동작할 수 있다.

다만 적합한 히트싱크, 열 계면 소재, 에어플로우를 사용해야 한다.

또한 데드 타임 회로로 포텐셔미터를 포함하므로 RC 네트워크를 통해서 지연 턴온과 다이오드를 통해서 비지연 턴오프를 구현한다.
■ GaN 전력 트랜지스터 사용시 게이트 구동 차이점 유의 必

실리콘 MOSFET은 전원 컨버터에 병렬 구성으로 많이 사용되어 왔으나, GaN 전력 트랜지스터는 많은 설계 엔지니어들에게 여전히 낮설다.

GaN 전력 트랜지스터를 사용하기 위해서 가장 먼저 알아야 할 것은 게이트 구동이 다르다는 것이다.

그런 다음에 병렬 구성으로 사용하는 것은 비교적 간단하나, 몇 가지 고려사항을 유의해야 한다.

특히 설계 시에 정적 조건으로 디바이스들 간의 전류 밸런싱과 PCB 레이아웃에 주의를 기울여야 한다.

게이트와 켈빈 소스 경로로 적정한 크기의 CM 인덕터를 사용함으로써 파괴적인 발진이 발생되는 것을 방지할 수 있다. - GaN HEMT 평가보드 확인하기
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