GaN技术的电源是如何开发的

在英语里，“ready”是很有意思的一个词，它在不同的语境下会有完全不同的意思。有一大屋子女儿时，“ready”的意思就是为做好准备而准备；而准备的时间绝不会少于30分钟。在飞机上，“ready”就是把手机收起来的意思；最后，我们终于可以起飞了。

我们的行业发言人已经宣布，“GaN已经为黄金时间做好了准备。”这个声明似乎预示着GaN已经为广泛使用做好准备，或者说在大量的应用中，已经可以使用GaN技术了。这也意味着GaN已经是一项成熟的、不应再受到质疑的技术。对此，我不想妄加评论，由你自己去辨别事情的真伪。

那么，我提到的“GaN已经为数字电源控制做好准备”到底是什么意思呢？验证这一点的方法就是查看一下启用GaN技术的电源是如何开发的？在很多情况下，电源设计人员使用数字控制来展示GaN应用。这么做的原因也许是考虑到数字控制的灵活性，使得设计人员能够精确地控制开关波形；此外，也是因为数字控制能够提供多个控制环路和保护电路，而这些控制环路与保护电路能够管理所有GaN的缺陷和不足。

对我而言，“GaN已经为数字电源控制做好准备”大体涵盖了上面提到的内容，此外，这句话也意味着数字电源也为GaN的应用做好准备。要使数字电源控制为GaN的应用做好准备，它需要针对更高开关频率、更窄占空比和精密死区时间控制的时基分辨率、采样分辨率和计算能力。图1和图2显示的是一个硅 （Si） MOSFET和一个GaN MOSFET的上升和下降时间。从这两个图中可以看出，死区时间被因子2所差分，而此时的Si MOSFET变慢。此外，GaN MOSFET的上升与下降更加线性。这些属性使更加精细的边缘控制变得十分有必要。

GaN能够在不会对系统产生负面影响的情况下增加开关频率。这一优点可以在功率级中使用更小的无源组件，并实现更快的瞬态响应。然而，为了实现对这些更高频率的控制，控制电路的速度必须更快。例如，采样和转换时间需要足够快，这样才不会限制占空比宽度或相位延迟。此外，对于下一个控制工作量的计算也需要足够快，这样才不会限制开关速度。对于目前的1MHz以上开关电源，需要在几百ns内完成采样与转换。而计算延迟也必须在同样的范围内。

幸运的是，我们在数年前就已经拥有具备这一功能的数字电源控制器了。并不是所有的数字电源控制器都能够满足这些需要，但至少电源设计人员有选择的余地。

那么，GaN已经为数字电源控制中的使用做好准备了吗？对这一问题的答案要比数字电源控制是否能够使用GaN这个问题复杂。所以，随着GaN在不断向前发展，并且在高密度和高性能电源解决方案中寻找用武之地，我们也不必非要等到控制器发展到能够利用GaN优势的那一刻。所以，“ready”到底意味着什么呢：那就是“现在。”

你这个话题有什么看法呢？

图1：谐振LLC Si MOSFET死区时间

图2：LLC GaN MOSFET死区时间

审核编辑：彭菁