咱们在之前的文章评论了氮化镓场效应晶体管的优势，以及它具有可完结更高功率和更快开关速度的潜力，为硅MOSFET器材所不可能完结的。本章将评论怎么运用氮化镓场效应晶体管并考虑驱动器和地图方面的要求，以进步工程师的规划功能。
驱动器的考虑要素
氮化镓场效应晶体管与传统硅器材的作业原理相同，除了有几方面是破例，如最重要的差异是前者的最大栅极电压为6 V。为了完结氮化镓场效应晶体管的最高功能，咱们主张运用4 V至5 V的驱动器，如图1所示。由于氮化镓器材具较低的最高栅极电压，因而主张运用可调控电压的栅极驱动电路，以确保安全操作。咱们与德州仪器公司合作开发一系列驱动器，旨在简略及可靠地处理驱动氮化镓晶体管一直以来所面临的应战。这些驱动器系列可协助规划师在大部分的运用中易于选用氮化镓场效应晶体管。
图1: 在不同温度下氮化镓场效应晶体管的导通阻抗与栅极电压的联系
地图的考虑要素
由于具有高频、低导通阻抗及低封装寄生电感等功能，因而氮化镓场效应晶体管具有现在硅(Si)技术所不能具有的功能潜力。此外，也由于氮化镓器材具有更高的开关速度及更低封装寄生电感，印刷电路板的地图会影响转换器的功能。如图2a所示，共源电感(LS)与高频功率环路电感(LLOOP)对转换器的功耗影响很大，所以这些在印刷电路板地图的电感必需减至最低。为了展现高频环路电感对电路功能的影响，图2b展出在0.4 nH至2.9 nH环路电感的实验性原型的功率。从图2能够看到，在根据氮化镓场效应晶体管的规划进步印刷电路板地图中的环路电感能够下降功率达差不多5%。
图2： 1)具寄生电感的同步降压转换器 2) 在具有相同共源电感的规划，高频环路电感对功率的影响 VIN=12 V, VOUT=1.2 V, Fs=1 MHz, L=150 nH, eGaN FET: T: EPC2015 SR: EPC2015, MOSFET: T: BSZ097N04LSG SR: BSZ040N04LSG)
氮化镓场效应晶体管的极高开关速度的另一个影响是与较慢、具更高寄生电感的硅MOSFET器材比较，就算在少高频环路电感时，氮化镓晶体管在电路中会产生电压过冲的现象。只需下降高频环路电感就能够削减过冲、提高器材的输入电压才能及削减EMI。 图3比较了两个根据氮化镓场效应晶体管的规划的同步整流器的漏极至源极电压的波形图：第一个规划具1.6 nH值的高频环路电感时，100%输入电压为过冲电压;第二个规划具0.4 nH值的高频环路电感时，只要25%输入电压为过冲电压。
图3： 两个规划的开关节点波形图： 规划一: LLOOP≈1.6 nH 规划二： LLOOP≈0.4 nH (VIN =12 V, VOUT=1.2 V, IOUT=20 A, Fs=1 MHz, L=150 nH, eGaN FET: T: EPC2015 SR: EPC2015)
优化地图
最重要需求削减的寄生电感是共源电感，它是高频功率环路及栅极驱动器环路的电感。印刷电路板地图会添加共源电感，要把共源电感减至最低，主张规划栅极驱动器环路及高频功率环路很少相互影响的地图。图4a是一个地图典范，赤色为栅极驱动器环路，黄色代表高频环路，只会在氮化镓场效应晶体管周围沟通，而氮化镓场效应晶体管的封装能够把共源电感最低减至超低内部封装电感。
在高频功率环路，大部分的转换器规划运用两种传统规划印刷电路板地图的办法，分别为横向及直向高频功率环路规划。图4a是横向功率环路规划的顶视图，黄色为高频环路，输入电容及器材放置在印刷电路板的相同一面，电流横向地在电路板的顶层流过。一切元件应该严密摆放以减低高频环路的物理尺度。图4b展现了直向功率环路规划的侧视图，输入电容及器材放置在印刷电路板的相反两头，电容则一般放置在器材的正下方，从而把环路的物理尺度缩至最小。这个地图被视为一个直向功率环路，由于功率环路必需由输入电容及器材经过印刷电路板的通孔作直向衔接才能够完结。这两个规划有优点也有害处，咱们在“优化地图白皮书”已作具体评论。
