【泰克電源設計與測試】致工程師系列之三：高效GaN電源設計八部曲，泰克系列視頻課堂實(shí)操秘籍

——由于可以在較高頻率、電壓和溫度下工作且功率損耗較低，寬禁帶半導體（SiC 和 GaN）現在配合傳統硅一同用于汽車(chē)和 RF 通信等嚴苛應用中。隨著(zhù)效率的提高，對Si、SiC和GaN器件進(jìn)行安全、精確的測試，讓功率半導體設備更快上市并盡量減少設備現場(chǎng)出現的故障。

為幫助設計工程師厘清設計過(guò)程中的諸多細節問(wèn)題，泰克與電源行業(yè)專(zhuān)家攜手推出“氮化鎵電源設計從入門(mén)到精通“8節系列直播課，氮化鎵電源設計從入門(mén)到精通，這個(gè)系列直播共分為八講，從0到1全面解密電源設計，帶工程師完整地設計一個(gè)高效氮化鎵電源，包括元器件選型、電路設計和PCB布線(xiàn)、電路測試和優(yōu)化技巧、磁性元器件的設計和優(yōu)化、環(huán)路分析和優(yōu)化、能效分析和優(yōu)化、EMC優(yōu)化和整改技巧、可靠性評估和分析。

第一步：元器件選型

對于工程師來(lái)說(shuō)，GaN元器件相較于傳統的MOSFET而言有很多不同和優(yōu)勢，但在設計上也帶來(lái)一定挑戰。課程從硅、砷化鎵、碳化硅、氮化鎵材料特性對比展開(kāi)，通過(guò)泰克儀器測試英飛凌GaN器件來(lái)進(jìn)行氮化鎵特性的測量與分析。方案配置：示波器MSO5+光隔離探頭TIVH08+電壓及電流探頭+電源和IGBT town 軟件

第二步：電路設計和PCB Layout

工程師既要在各種設計規則之間做出取舍，又要兼顧性能、工藝、成本等各方面，電路設計和PCB LAYOUT經(jīng)常是困擾很多工程師的難題。課程基于氮化鎵的電路設計和PCB LAYOUT展開(kāi)深入探討和分析，詳細列舉氮化鎵與傳統的MOSFET設計上的區別，PCB LAYOUT相關(guān)注意事項等。

第三步：電路測試和優(yōu)化技巧

通過(guò)從低壓到高壓、從低頻到高頻、從控制信號到主電路工作、從開(kāi)環(huán)到閉環(huán)等多方面的調試，實(shí)物測量與理論分析相結合，為工程師提供了明確的優(yōu)化思路。方案配置：參數化波形記錄器PCT 或 源表2410 + kickstart軟件。

第四步：磁性元器件的設計和優(yōu)化

基于GaN器件的LLC諧振變換器研究，不僅針對GaN器件LLC諧振變換器的基本拓撲和原理分析，還詳細介紹了GaN器件對諧振變換器性能的提升。通過(guò)變換器模型根據諧振頻率對諧振電感和主變壓器進(jìn)行設計，通過(guò)泰克示波器進(jìn)行磁性分析。方案配置：示波器MSO56+5-PWR+電源探頭。

第五步：環(huán)路分析和優(yōu)化

穩定的反饋環(huán)路對開(kāi)關(guān)電源非常重要，本場(chǎng)直播為大家帶來(lái)系統中反饋環(huán)路的作用，并詳細介紹了系統穩定性的要求和系統在實(shí)際應用中的性能指標，突出了補償網(wǎng)絡(luò )的重要性，以及詳盡講解了常用的補償網(wǎng)絡(luò )和設計補償網(wǎng)絡(luò )的步驟。方案配置：示波器MSO54+AFG 選件+5-PWR+信號注入器 J2100A+2 根 1X探頭。

第六步：能效分析和優(yōu)化

詳細介紹瞬態(tài)干擾（EMS）的存在方式和對電子設備影響，其次對EMI關(guān)鍵的波形進(jìn)行定量的計算分析；并分別以寄生天線(xiàn)和PCB板的角度對EMI進(jìn)行信號來(lái)源進(jìn)行大量實(shí)測分析。通過(guò)理論與實(shí)測相結合，為工程師帶來(lái)一場(chǎng)精彩的EMI的優(yōu)化和整改技巧。方案配置：PA1K/3K+PWRview 軟件。

第七步：EMC優(yōu)化和整改技巧

除了對電源概念進(jìn)行說(shuō)明，還根據國家標準對電源測試規范進(jìn)行介紹。詳實(shí)講解了電源能效測試的目的、設備、環(huán)境、方法和主要參數的計算等。并通過(guò)優(yōu)化變壓器、半導體、PFC電路、主變換器和次級電路來(lái)提升產(chǎn)品能效的途徑。方案配置：RSA頻譜儀+EMCvu+探頭。

第八步：可靠性評估和分析

三種電源的可靠性，主要分為：1）根據電磁兼容可靠性EMC，講解了關(guān)于影響EMS和EMI的各類(lèi)因素；2）電源平均無(wú)故障時(shí)間MTBF，詳細闡述與MTBF相關(guān)概念、實(shí)際意義和計算過(guò)程，以及評價(jià)MTBF的重要指標；3）PCB LAYOUT可靠性：分別針對PCB銅箔、元器件方向、貼片元器件對PCB LAYOUT可靠性影響這三個(gè)方面，給出一定的設計意見(jiàn)指導及相關(guān)注意事項。方案配置：數字萬(wàn)用表DAQ6510+Kickstar 軟件+熱電偶。

對Si、SiC和GaN器件進(jìn)行安全、精確測試，觀(guān)看視頻、了解更多功率器件標定與選擇，https://www.tek.com.cn/power-efficiency/characterization-of-power-semiconductor。