大型數據中心，企業服務器或電信交換站使功耗迅速增加，因此高效的AC / DC電源對于電信和數據通信基礎設施的發展至關重要。

但是，電力電子行業中的硅MOSFET已達到其理論極限。

同時，氮化鎵（GaN）晶體管最近已成為高性能的開關，可以代替硅基MOSFET，從而提高了能量轉換效率和密度。

為了利用GaN晶體管的優勢，需要一種具有新規格的新隔離解決方案。

GaN晶體管的開關速度比硅MOSFET的開關速度快得多，并且由于以下原因可以降低開關損耗：·較低的柵極電容和輸出電容。

·較低的漏極-源極導通電阻（RDS（ON））使電流工作更高，從而降低了傳導損耗。

·不需要體二極管，因此反向恢復電荷（QRR）低或為零。

GaN晶體管支持大多數AC / DC電源，其中包括單獨的功率因數校正（PFC）和DC-DC部分：前端，無橋PFC和后續的LLC諧振轉換器（兩個電感器和一個電容器）。

這種拓撲完全依賴于圖1所示的半橋和全橋電路。

如果使用數字信號處理器（DSP）作為主控制器，并用GaN晶體管代替硅MOSFET，則需要一種新的隔離技術來處理更高的開關頻率。

這主要包括隔離的GaN驅動器。

圖1.適用于電信和服務器應用的典型AC / DC電源。

典型的隔離解決方案和UART通信隔離要求。

從以前的模擬控制系統更改為DSP控制系統時，需要將脈寬調制（PWM）信號與其他控制信號Open隔離開。

雙通道ADuM121可用于DSP之間的UART通信。

為了最小化隔離所需的系統總體尺寸，環氧樹脂密封劑用于電路板組裝。

小尺寸和高功率密度對于AC / DC電源的開發至關重要。

市場需要小包裝隔離器產品。

與MOS相比，PFC的部分隔離與使用GaN相比，傳輸延遲/偏斜，負偏置/鉗位和ISO柵極驅動器尺寸非常重要。

為了使用GaN驅動半橋或全橋晶體管，PFC部分可以使用單通道驅動器ADuM3123，而LLC部分可以使用雙通道驅動器ADuM4223。

為隔離柵ADI的isoPower＆reg;后的設備供電該技術旨在跨隔離柵傳輸功率。

ADuM5020緊湊型芯片解決方案使用該技術將GaN晶體管的輔助電源與柵極的輔助電源相匹配。

隔離要求為了充分利用GaN晶體管，要求隔離的柵極驅動器具有以下特性：開關節點處的電壓為7V·dv / dt。

100 kV / ms，CMTI為100 kV / μs至200 kV / μs·對于650 V應用，高和低開關延遲匹配≤50ns·負電壓鉗位（-3 V）可以關斷同時驅動半橋晶體管的高側和低側。

關于傳統的電平轉換高壓驅動器有一個傳說，即最簡單的單芯片解決方案僅在基于硅的MOSFET中廣泛使用。

在某些高端產品（例如，服務器電源）中，ADuM4223雙通道隔離驅動器用于驅動MOS，以實現緊湊的設計。

但是，當使用GaN時，電平轉換解決方案具有一些缺點，例如傳輸延遲長，共模瞬變抗擾度（CMTI）受限，并且高開關頻率的效果也不理想。

與單通道驅動器相比，雙通道隔離驅動器缺乏布局靈活性。

同時，難以配置負偏差。

表1比較了這些方法。

表1.驅動GaN半橋晶體管的不同方法的比較。

圖2.為了在isoPower器件中實現UART隔離和PFC部分隔離，需要ISO技術及其要求。

對于GaN晶體管，可以使用單通道驅動器。

ADuM3123是典型的單通道驅動器，可以使用齊納二極管和分立電路提供外部電源，以提供負偏壓（可選），如圖3所示。

新趨勢：定制的隔離式GaN模塊目前，GaN設備通常與驅動程序分開包裝。

這是因為GaN開關和隔離驅動器的制造工藝不同。

將來，將GaN晶體管和隔離柵驅動器集成到同一封裝中將減少寄生電感，從而進一步提高開關性能。

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