[发明专利]高功率密度GaN同步整流负载点电源模块

摘要

本发明公开了一种高功率密度GaN同步整流负载点电源模块，包括：PWM控制器、四个栅驱动电路、四个GaN功率开关管，四个限流电阻，变压器，输出电容、输出电感，以及检测电路和反馈电路。本发明为达到更低的输出电压和压降比，采用了两级变换器结构；为增大输出电流，采用了双buck交错并联输出；为提高频率和功率密度，采用多管并联LGA封装GaN功率开关进行开关变换；采用双面布局结构对栅驱动、多管并联GaN器件和电压母线进行布局优化，通过保证GaN器件工作在安全区域状态，从而实现高密度功率集成和高效率。

主权项

1.高功率密度GaN同步整流负载点电源模块，其特征是，包括：PWM控制器(U1)、第一栅驱动电路(H)、第二栅驱动电路(L)、第三栅驱动电路(H1)、第四栅驱动电路(L1)、GaN功率开关管MH、GaN功率开关管ML、GaN功率开关管MH3和GaN功率开关管ML3，限流电阻RH、限流电阻RL、限流电阻RH1和限流电阻RL1，变压器T，输出电容C1、输出电感L1、输出电感L2，以及检测电路(U4)和反馈电路(U3)；其中，所述PWM控制器(U1)的第一脉宽信号PWH输出端连接到第一栅驱动电路(H)的输入端，PWM控制器(U1)的第二脉宽信号PWL输出端连接到第二栅驱动电路(L)的输入端，PWM控制器(U1)的第三脉宽信号PWH1输出端连接到第三栅驱动电路(H1)的输入端，PWM控制器(U1)的第四脉宽信号PWL1输出端连接到第四栅驱动电路(L1)的输入端；第一栅驱动电路(H)的输出端连接到限流电阻RH的左端，限流电阻RH的右端连接到GaN功率开关管MH的栅端，第二栅驱动电路(L)的输出端连接到限流电阻RL的左端，限流电阻RL的右端连接到GaN功率开关管ML的栅端，第三栅驱动电路(H1)的输出端连接到限流电阻RH1的左端，限流电阻RH1的右端连接到GaN功率开关管MH3的栅端，第四栅驱动电路(L1)的输出端连接到限流电阻RL1的左端，限流电阻RL1的右端连接到GaN功率开关管ML3的栅端；GaN功率开关管MH的源端连接到输入高压母线Vbus，GaN功率开关管MH的漏端为半桥输出HB，半桥输出HB连接到GaN功率开关管ML的漏端和变压器T输入高压端，GaN功率开关管ML的源端连接到输入高压地线Vgnd和变压器T输入低压端；GaN功率开关管MH3的源端连接到变压器T输出高压端和输出电感L1的左端，GaN功率开关管MH3的漏端连接到输出低压母线Vout‑端和GaN功率开关管ML3的漏端，还连接到检测电路(U4)的第一输入端口和输出电容的下端；GaN功率开关管ML3的源端连接到变压器T输出低压端和输出电感L2的左端，输出电感L1的右端连接到输出电压母线Vout+端、输出电感L2的右端、检测电路(U4)的第二输入端口和输出电容C1的上端；检测电路(U4)输出的电压检测信号、电流检测信号和温度检测信号分别连接到反馈电路(U3)的输入端；反馈电路(U3)将电压检测信号、电流检测信号和温度检测信号分别处理为反馈信号，输出给PWM控制器(U1)。