德儀LMG5200 GaN半橋功率級(jí)

德州儀器（TI）第一款80V氮化鎵（GaN）半橋功率級(jí)，具有創(chuàng)新的封裝！

自從2012年起，氮化鎵（GaN）市場(chǎng)已經(jīng)蓬勃發(fā)展，新的廠商不斷出現(xiàn)。但是，由于技術(shù)還在不斷改進(jìn)，所以還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)。我們看到市場(chǎng)上有許多不同的解決方案共存。相較于過去所使用的硅晶體管，氮化鎵（GaN）能夠讓新的電源應(yīng)用在同等電壓條件下，以更高的切換頻率運(yùn)作。這代表在相同條件下，GaN能夠較以硅為基礎(chǔ)的解決方案實(shí)現(xiàn)更高的效率。氮化鎵（GaN）將在功率密集的應(yīng)用中大展身手，它能夠在保持或提升效率的同時(shí)，使電源裝置變得更小巧。目前，GaN被應(yīng)用于電子電源供應(yīng)設(shè)計(jì)，將電力在交流和直流的形式間進(jìn)行轉(zhuǎn)換、改變電壓電平并執(zhí)行多種功能，以確保干凈電力的可用性。對(duì)某些特定的產(chǎn)品來說，效能為最重要的考慮，然而還需視不同的應(yīng)用而定。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，德州儀器（TI）的LMG5200讓工程師能夠輕松地將GaN技術(shù)設(shè)計(jì)至電源解決方案中，進(jìn)而超越傳統(tǒng)上功率密度限制?；跀?shù)十年的電源測(cè)試專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，德州儀器針對(duì)GaN進(jìn)行了數(shù)百萬小時(shí)的加速測(cè)試，并建立了能夠?qū)崿F(xiàn)基于GaN電源設(shè)計(jì)的生態(tài)系統(tǒng)。LMG5200特性：- 集成15mΩ GaN FET和驅(qū)動(dòng)器- 80V連續(xù)電壓，100V脈沖電壓額定值- 封裝經(jīng)過優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的PCB布局，無需考慮底層填料、爬電和余隙要求- 超低共源電感可確保實(shí)現(xiàn)高壓擺率開關(guān)，同時(shí)在硬開關(guān)拓?fù)渲胁粫?huì)造成過度振鈴- 非常適合隔離式和非隔離式應(yīng)用- 柵極驅(qū)動(dòng)器支持高達(dá)10MHz的開關(guān)頻率- 內(nèi)部自舉電源電壓鉗位可防止GaN FET過驅(qū)- 電源軌欠壓鎖定保護(hù)- 優(yōu)異的傳播延遲（典型值為29.5ns）和匹配（典型值為2ns）- 低功耗LMG5200器件集成了80V、10A驅(qū)動(dòng)器和氮化鎵（GaN）半橋功率級(jí)，采用增強(qiáng)模式氮化鎵（GaN）FET提供了一套集成功率級(jí)解決方案。該器件包含兩個(gè)80V GaN FET，它們由采用半橋配置的同一高頻GaN FET驅(qū)動(dòng)器提供驅(qū)動(dòng)，封裝形式為四方扁平無引線（QFN）封裝。

LMG5200器件物理分析

LMG5200器件設(shè)計(jì)分析（樣刊模糊化）GaN FET在功率轉(zhuǎn)換方面的優(yōu)勢(shì)顯著，因?yàn)槠浞聪蚧謴?fù)電荷幾乎為零，輸入電容CISS也非常小。所有器件均安裝在一個(gè)完全無鍵合線的封裝平臺(tái)上，盡可能減少了封裝寄生元件數(shù)。LMG5200 器件采用 6mm x 8mm x 2mm無鉛封裝，可輕松貼裝在PCB上。

LMG5200器件封裝拆解分析LMG5200器件的輸入與TTL邏輯兼容，無論VCC電壓如何，都能夠承受高達(dá)12V的輸入電壓。專有的自舉電壓鉗位技術(shù)確保了增強(qiáng)模式GaN FET的柵極電壓處于安全的工作范圍內(nèi)。LMG5200器件配有用戶友好型接口且更為出色，進(jìn)一步提升了分立式GaN FET的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于具有高頻、高效操作及小尺寸要求的應(yīng)用而言，該器件堪稱理想的解決方案。與TPS53632G控制器搭配使用時(shí)，LMG5200能夠直接將48V電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載點(diǎn)電壓（0.5-1.5V）。

芯片分析本報(bào)告對(duì)德州儀器LMG5200器件進(jìn)行詳細(xì)的逆向分析，包括器件設(shè)計(jì)、封裝技術(shù)、制造工藝、成本和價(jià)格預(yù)估等。這是我們第一發(fā)現(xiàn)帶有驅(qū)動(dòng)器的半橋氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（GaN FET）設(shè)計(jì)，并采用先進(jìn)的多芯片封裝技術(shù)（PCB帶有嵌入式通孔和倒裝芯片）。