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穩壓器和DC-DC電源內的硅功率器件不久將會被GaN FET代替。與硅MOSFET相比，其開關速度要快得多，且RDS（on）更低。這將能增強電源的電源效率，為大家帶來益處。如果您正在設計帶有GaN器件的電源電路，您需要掌握該器件的開關速度。為測量這一速度，示波器、探頭和互連的速度必須足夠快，以盡量減少其對測量產生的影響。

關于器件性能，我最常被問到的問題就是“它們究竟有多快？”通常我會回答是：它們非常快，但實際上我并不知道具體有多快。為探明真相，我使用33GHz實時示波器和高速傳輸線探頭對其進行了測量。我將探討影響器件速度的設計限制因素及其未來的發展前景。經過這些測量，我相信我們將很快能設計出開關速度達到250MHz的電源。

圖1顯示了用來進行測量的兩個評估板。這兩個評估板都配備了一個柵極穩壓器、一個驅動器、一個脈沖調節器和兩個eGaN開關。右側的電路板是一個完整的DC-DC轉換器，其含有一個Gen4單片半橋（兩者在同一晶圓上開關），并含有一個L-C輸出濾波器。左邊的評估板在半橋配置上采用了單獨的Gen3 eGaN器件，沒有L-C輸出濾波器。在這兩種情況下，外部脈沖發生器通過焊接到測試板脈寬調制（PWM）輸入的BNC連接器來提供PWM信號。在輸入電壓為5V和12V的情況下，我在各評估板上測量了開關上升時間。

全球最快功率開關測試測量

圖1：這里僅在左側的電路板上配備了半橋配置，右側的電路板配備了完整的DC-DC轉換器。香蕉插座可將測試板連接至電子負載。通過BNC連接器可連接至外部脈沖發生器。

儀器和探頭要求

為確保儀器和探頭不會對測量造成重大影響，我們可以假設，能夠用和方根法把探頭、示波器和半橋的上升時間加起來。盡管這種方法并不總是正確，但我們在最初估計中可假設這一關系成立。

測得的半橋上升時間包括示波器的上升時間和探頭的上升時間，為：

全球最快功率開關測試測量

半橋的實際上升時間可按照下式確定：

全球最快功率開關測試測量

為了將測量誤差限制到某個百分比K，儀器的上升時間可以與實際的上升時間關聯起來：

全球最快功率開關測試測量

對K求解，儀器上升時間與實際半橋上升時間的比值為：

全球最快功率開關測試測量

因此，對于這兩個例子，如果我們希望測量結果低于5%或10%，則示波器和探頭的上升時間需分別低于FET上升時間的32%或46%。換句話說，儀器的上升時間應分別比FET上升時間快3.1或2.2倍。

關鍵字：功率開關硅功率器件 GaN FET 引用地址：全球最快功率開關測試測量

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