前言NV6169是先进的纳微米第三代氮化镓平台中额定功率最高的芯片。采用GaNSense技术的GaNFast功率芯片具有无损电流检测和最快的短路保护，“检测保护”速度仅为30ns，比分立方案快6倍。与IGBT相比，GaN功率芯片在电机驱动应用中可以节省高达40%的能源，消除30个外部元件，并将系统效率提高8%。 　　

　　

　　最近，Navitas发布了NV6169的应用笔记，详细介绍了NV6169和GaNSense的功能、原理图和PCB布线指南、电路示例和波形以及热管理说明。这些解释有助于实现最高的效率和功率密度，从而实现最高水平的系统鲁棒性和可靠性。 　　

　　

　　NV6169应用笔记GaNFast功率IC具有集成栅极驱动、宽范围Vcc和PWM输入、内部ESD保护和大型散热焊盘等优势，已被许多高密度功率产品采用。 　　

　　

　　GaNSense技术还提供了另一层关键功能，包括无损电流检测、OCP、OTP和自动待机模式，可以提高系统的鲁棒性和可靠性，实现更高的系统效率，降低待机功耗。这些GaN功率IC易于使用，设计灵活，兼容所有流行的拓扑结构和控制器，并可实现高频开关。 　　

　　

　　 　　

　　

　　外部电源转换电路的大部分开关电流从漏极引脚流经GaN功率FET，然后到达源极引脚。IC产生的热量必须通过源散热焊盘输出到PCB。然后，利用印刷电路板较大的覆铜面积和散热孔将热量传导到印刷电路板的另一侧和/或覆铜面积较大的内层，热量可以在此处被散发和冷却。 　　

　　

　　 　　

　　

　　为了将GaNSense产品系列进一步扩展到更高功率的应用，NV6169的45M版本采用了PQFN 8x8封装。NV6169的IC引脚包括漏极引脚(D)、源极引脚(S)、IC电源(Vcc)、栅极驱动电源(Voo)、栅极驱动导通控制设置输入(Roo)、PWM输入(PWM)、故障输出(FLT)、电流检测输出(CS)、自动待机模式输入(STBY)、5V电源(。 　　

　　

　　 　　

　　

　　对于许多应用，有必要检测流经GaN IC的逐周期电流。现有的电流检测解决方案包括在功率FET的源极连接和PGND之间放置一个串联电流检测电阻。使用外部电流感测电阻会增加系统传导功率损耗，在PCB上引起热点，并降低整体系统效率。 　　

　　

　　 　　

　　

　　为了消除外部电阻和热点并提高系统效率，这款GaN IC集成了精确且可配置的无损电流检测。与现有的外部电阻感测方法相比，GaNSense技术的总导通电阻显著降低。 　　

　　

　　 　　

　　

　　在基准测试中，开关波形显示了电感开关升压CCM条件下CS引脚跟随性能与电感电流的关系。在30A电流水平下，开关性能表现出出色的Vcs和电感电流实时匹配和跟踪能力。为了显示以下精度，所有波形的CS引脚电压范围根据Rcs增益计算，以匹配电流探头范围。 　　

　　

　　 　　

　　

　　GaN IC包含逐周期过流检测和保护(OCP)电路，以保护GaN IC免受高电流水平的影响。在每个开关周期的导通时间内，如果峰值电流超过内部OCP阈值(1.9V，典型值)，内部栅极驱动器将快速关闭GaN IC并缩短导通时间，以防止IC受损。 　　

　　

　　 　　

　　

　　NV6169内置一个过温检测和保护(OTP)电路，可以保护IC免受过高结温的影响。由于过载、高环境温度和/或散热管理不善，可能会出现高结温。如果结温超过内部阈值(典型值165)，IC将安全锁定。当结温再次下降并低于内部阈值(105，典型值)时，OTP锁存器将复位。 　　

　　

　　 　　

　　

　　在第一个启动脉冲期间或硬开关状态期间，最好在导通期间限制GaN IC。 　　

的漏极电压变换速率(dV/dt)。这是降低EMI或降低电路开关噪声所必需的。

　　

　　

该GaN IC包含自动低功耗待机模式，来禁用IC并降低Vcc电流消耗。在正常工作模式下，PWM引脚产生驱动信号以开启和关闭GaN IC。

　　

　　

要获得最佳的电气和散热效果，必须遵循应用笔记给出的PCB布线指南和步骤。

　　

　　

以上示例显示了NV6169 PQFN 8x8 mm正确布线的PCB测试板示例。所有元件都放置和布线在顶层，使得所有其他层可以用于较大的覆铜区域和散热孔。如果使用4层PCB，则可以获得额外的散热覆铜区域。

　　

　　

以上热模型是针对GaN IC安装在PCB一侧的PCB子卡。GaN IC产生的热量流经封装引线框架，流向PCB覆铜层和散热孔，通过导热界面材料(TIM)，并横向通过PCB流向侧面。然后TIM进入安全绝缘材料(麦拉片)，然后进入铜屏蔽层(用于散热和EMI抑制)。

　　

　　

散热管理方面，常用于屏蔽层的材料包括铜或铝。也可以使用钢，实现更好的EMI屏蔽，并且通常镀锡以防止生锈或腐蚀。上表总结了一些可以使用的热叠层和屏蔽层材料。

　　

充电头网总结Navitas 纳微半导体的新一代GaNFast功率芯片采用了GaNSense技术，具备控制、驱动、感应和保护等功能，适用于移动、消费、工业、数据中心和企业等市场领域的30W至1kW的应用。集成栅极驱动消除了寄生栅极环路电感，并可以防止栅极振铃和毛刺。

　　

45m的NV6169采用行业标准的、轻薄、低电感、8 x 8 mm PQFN 封装，导通电阻降低36%，功率提高50%，用于高效率、高密度的电力系统。与竞争解决方案不同，NV6169额定工作电压为650V，额定峰值额定电压为800V，可在瞬态事件期间稳定工作。作为真正的集成功率芯片，GaN栅极受到全面保护，整个器件的额定静电放电(ESD)规格为业界领先的2kV。