従来のブートストラップ方式ゲートドライブ回路がGaN設計で問題を引き起こすのはなぜですか?

標準的なブートストラップ構成では、ハイサイドドライバはブートストラップコンデンサ(CBOOT)とダイオード(DBOOT)によって電源供給されます。ハイサイドスイッチ(TOP)がオフになると、スイッチノード(SW)が低レベルへ引き下げられます。シリコンFETの場合、スイッチノード(SW)の電圧は、シリコンFETのボディダイオードによってグランドより約1V低い電圧に制限されます。

これに対して、GaN FETにはシリコンのボディダイオードがありません。その代わり、逆方向に導通するとボディダイオード(-2V~-3V)のように振る舞います。このより負のスイッチノード電圧がブートストラップコンデンサ電圧に加わることで、ハイサイドのゲートドライブ電圧が過充電される可能性があります。これにより、次のようなリスクが生じます。

  • 過大なゲート~ソース間電圧
  • GaNデバイスへのダメージの可能性
  • ゲートドライブの動作が不正確、または不安定

これを回避するために、スマートスイッチを使用すると、追加のクランプダイオードを使用することなく、ドライバの過充電を防ぐことができます。このアクティブスイッチは、BOTゲートがオンになった後にオンし、ボディダイオードの電圧降下に依存しない安定化されたハイサイドゲートドライブ電圧が得られます。デッドタイムが長い場合、これらのコントローラはスイッチノードの負のスパイクに耐えることができます。

DC/DCスイッチングコントローラ | 電源管理(PMIC)| DigiKey

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