胡官昊，陈万军，施宜军，周　琦，张　波

（电子科技大学微电子与固体电子学院，成都610054）

基于GaN器件Buck电路死区功耗分析与优化

胡官昊，陈万军，施宜军，周琦，张波

（电子科技大学微电子与固体电子学院，成都610054）

氮化镓功率器件以其优异的高速、高效特性而有望在电源转换领域取得广泛应用。在Buck开关电源应用中，系统采用GaN HEMT替换传统Si功率器件后，系统死区损耗成为阻碍系统效率提升的一个重要因素。针对GaN器件的电源转换系统死区功耗展开理论及仿真讨论，详细分析Si功率器件与GaN HEMT在buck型开关电源系统中不同的工作机制以及死区时间对系统功耗的影响。优化结果表明，输入电压为12 V、输出电压为1.2 V、开关频率为700 kHz的GaN基电源转换系统，在死区时间Td1=20 ns、Td2=0 ns、负载电流为20 A的情况下系统转换效率可达到92%。

死区时间；氮化镓器件；同步buck型开关电源

引言

Buck型开关电源作为一种被广泛应用于精密仪器、通讯系统中的降压转换器，不断朝着更小型化、轻型化，更高转换效率方向发展。在Si基功率器件因自身材料特性限制很难继续推动这一发展的背景下，基于GaN材料的功率转换技术被迅速发展起来［1］。然而，GaN器件因为不具有Si器件自身所寄生的体二极管，导致器件的反向导通机理也不同于Si器件。这一特性使得系统死区时间对GaN器件作用不同于Si器件，正确评估这一影响对于充分发挥GaN器件在功率转换领域优势具有重要意义。

本文首先简单介绍了buck型开关电源及开关电源中功率器件开关过程，通过理论分析，得出GaN HEMT相较于Si MOSFET在buck型开关电源系统应用中对系统死区时间改变更为敏感的结论；……