线性稳压器是通过输出电压反馈,经误差放大器等组成的控制电路来控制调整管的管压降VDO(即压差)来达到稳压的目的,如下图所示。它的特点是:VIN>VOUT,且调整管工作在线性区(线性稳压器因此得名)。当输入电压的变动或负载电流的变化引起输出电压变动时,可通过反馈及控制电路,改变VDO的大小,使输出电压VOUT基本不变。APCUPS电源
无论是普通线性稳压器,还是LDO稳压器,其工作原理是一致的,不同的是:二者采用的调整管结构不同,从而使LDO比普通线性稳压器压差更小,功耗更低。
有些液晶彩电中使用的线性稳压器,设有输出控制端。也就是说,这种稳压器输出电压受控制端的控制。下图所示是可控稳压器的原理框图。图中的EN(有时也可用符号SHDN表示)为输出控制端,一般由微处理器加低电平(或高电平)使LDO关闭(或工作),关闭电源状态下,耗电约1μA。
第三代半导体材料——氮化镓(GaN),作为时下新兴的半导体工艺技术,提供超越硅的多种优势。与硅器件相比,GaN在电源转换效率和功率密度上实现了性能的飞跃,广泛应用于功率因数校正(PFC)、软开关DC-DC等电源系统设计,以及电源适配器、光伏逆变器或太阳能逆变器、服务器及通信电源等终端领域。为了满足市场对GaN的需求,安森美半导体与Transphorm联合推出第一代Cascode GaN,共同推动GaN市场的发展。
GaN的优势
从表1可见,GaN具备出色的击穿能力、更高的电子密度及速度,和更高的工作温度。GaN提供高电子迁移率,这意味着开关过程的反向恢复时间可忽略不计,因而表现出低损耗并提供高开关频率,而低损耗加上宽带宽器件的高结温特性,可降低散热量,高开关频率可减少滤波器和无源器件如变压器、电容、电感等的使用,最终减小系统尺寸和重量,提升功率密度,有助于设计人员实现紧凑的高能效电源方案。同为宽带宽器件,GaN比SiC的成本更低,更易于商业化和具备广泛采用的潜力。
表1:半导体材料关键特性一览
安森美半导体与Transphorm联合推出第一代Cascode GaN
GaN在电源应用已证明能提供优于硅基器件的重要性能优势。安森美半导体和功率转换专家Transphorm就此合作,共同开发及共同推广基于GaN的产品和电源系统方案,用于工业、计算机、通信、LED照明及网络领域的各种高压应用。去年,两家公司已联名推出600 V GaN 级联结构(Cascode)晶体管NTP8G202N和NTP8G206N,两款器件的导通电阻分别为290 m?和150 m?,门极电荷均为6.2 nC,输出电容分别为36 pF和56 pF,反向恢复电荷分别为0.029 µC和0.054 µC,采用优化的TO-220封装,易于根据客户现有的制板能力而集成。
基于同一导通电阻等级,第一代600 V硅基GaN(GaN-on-Si)器件已比高压硅MOSFET提供好4倍以上的门极电荷、更好的输出电荷、差不多的输出电容和好20倍以上的反向恢复电荷,并将有待继续改进,未来GaN的优势将会越来越明显。
表2:第一代600 V GaN-on-Si HEMT 与高压MOSFET比较
Cascode相当于由GaN HEMT和低压MOSFET组成:GaN HEMT可承受高电压,过电压能力达到750 V,并提供低导通电阻,而低压MOSFET提供低门极驱动和低反向恢复。HEMT是高电子迁移率晶体管的英文缩写,通过二维电子气在横向传导电流下进行传导。
图1:GaN内部架构及级联结构