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NV612X GaNFast™ 功率半导体器件的热处理

作者:金宝搏 发布于:2020-12-05 04:32 点击量:

  NV6123/25/27,集成在6mmx8mm 的QFN封装内。这个封装增加了一个大的冷却片,用于降低封装的热阻和提高散热性能。

  这种封装使高密度电源的设计更加可靠,特别是对于没有气流的全封闭充电器和适配器应用中。能够充分利用这些热效益,就必须在PCB布局、热接口和散热,全部设计妥当。正确的热管理可以最大限度地提高使用GaN功率电路时的效率和功率密度。

  本文介绍PCB布局指南和示例,以帮助设计师设计;提供NV612X(3/5/7)的封装图,供工程师朋友设计电源layout 使用。

  普遍的NV6113/15/17 GaN功率器件(QFN 5x6mm )设计在各种高密度PD电源。对于具有更具挑战性的热环境的设计,这个更大的QFN 6x8mm GaN功率器件产品能更有效地去除热量。新的6x8 mm QFN封装的集成电路引脚包括(见图1)漏极(D)、源极(S)、控制管脚和一个大的冷却片(CP)。

  控制管脚栅极驱动和GaN功率FET的开/关控制,并且外部功率转换电路的大部分开关电流从漏极流过GaN功率FET,并流向源管脚。一小部分开关电流确实流过芯片的硅衬底,并通过衬底流出。在封装内部,集成电路直接安装在冷却片上。图2所示。

  因此,GaN功率管的功率损耗产生的热量必须通过冷却片(CP)、焊料和PCB排出。图3所示;

  使用热通孔将热量传递到PCB的另一侧或具有大铜平面的内层,然后在那里进行扩散和冷却。

  对于使用电流检测电阻的应用(CS采样),冷却片可以连接(图4)到源极引脚(在电流检测电阻RCS的顶部),或者连接到PGND以获得额外的PCB散热面积。

  在设计氮化镓GaN功率电路的PCB版图时,为了达到可接受的器件温度,必须遵循几个准则。

  必须使用热通孔将热量从顶层IC焊盘传导到底层,并使用大面积铜进行PCB散热。

  2) 将控制所需的附加SMD部件放置在顶层(CVCC、CVDD、RDD、DZ)。将SMD部件尽可能靠近IC引脚!

  当使用放置在电源和PGND之间的电流检测电阻Rcs时,浮动冷却片允许PCB铜区延伸穿过电流检测电阻Rcs并直接连接到PGND。

  2) 将控制所需的附加SMD部件放置在顶层(CVCC、CVDD、RDD、DZ)。将SMD部件尽可能靠近IC引脚!

  在65w高频准谐振反激演示板上测试和比较了NV6125(6x8mm)和NV6115(5x6mm)的热性能。

  结果表明,在低压AC 90V输入和满负荷条件下,NV6125在其外壳温度降低9.4摄氏度。

  NV6125 vs NV6115 Thermal Comparison (65 W HFQR, Ta = 25 C)

  附 :GaN NV6125 和NV6115 封装图资料。提供给工程师朋友进行电路设计参考;

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