李宇　曹桂梅

摘 要 针对传统小型逆变器存在功率密度低、转换效率低及体积较大的问题，本文提出一种基于新型半导体材料氮化镓（GaN）的全桥拓扑分析，在分析氮化镓（GaN）GS66502的等效电路基础上。

关键词 氮化鎵（GaN） 全桥拓扑 逆变器

随着经济水平的提高以及电子产品的迅猛发展，人们对于电能的需求日益增大，目前市面上几乎所有的电子产品均使用的交流电，近年来小型便携式逆变器发展迅猛，但由于传统以场效应管、IGBT为开关器件的逆变器效率不高（通常为50%-70%），且存在发热严重价电子所在能带与自由电子所在能带之间的间隙称为禁带（Energy Gap）。

1氮化镓（GaN）GS66502的等效电路模型及驱动回路特性

氮化镓（GaN）GS66502的等效电路如图1所示。Cds、Cgd、Cgs为极间电容，Lg为驱动回路寄生电感；Ls为驱动回路和主功率回路的共源极电感；Ll为高频功率回路的寄生电感；Rg为栅极驱动电阻，且外围电路简单，理论上全桥逆变效率可达99%。

2氮化镓（GaN）GS66502的全桥逆变拓扑分析

如图2所示，氮化镓（GaN）GS66502的全桥逆变拓扑分为上下四个桥臂，由四个GaN开关管构成，采用SPWM波调制，工作时开关管在高频条件下通断。当所有的功率管都截止时，每个功率管只承担一半的电压。每个桥臂都由一个GaN和它内部集成的反向续流通道组成。

在t1时刻前Q1和Q4导通，输出电压U0为Ud，t1时刻Q1和栅极信号反向，Q4截止，而因负载电感中的电流不能突变，Q3不能立刻导通，通过反向续流通道③续流。因为Q1和续流通道同时导通，输出电压为零；t2时刻Q1和Q2栅极信号反向，Q1截止，而Q2不能立刻导通，通过反向续流通道④续流，和续流通道③构成电流通道，输出电压为-Ud。……