EPC2152 是一款單片集成單芯片驅(qū)動(dòng)器加 GaN FET 半橋功率級(jí) IC。輸入邏輯接口、電平轉(zhuǎn)換、自舉充電和柵極驅(qū)動(dòng)緩沖電路以及配置為半橋的 GaN 輸出 FET 均集成在單片芯片內(nèi)。這種集成形成了芯片級(jí) LGA 外形尺寸，尺寸僅為 3.85 毫米 x 2.59 毫米 x 0.63 毫米。半橋拓?fù)渲械膬蓚€(gè) GaN 輸出 FET 設(shè)計(jì)為具有相同的 8.5 mΩ 典型 R DS(on)。　　GaN FET 與片上柵極驅(qū)動(dòng)緩沖器的集成實(shí)際上消除了共源極電感和柵極驅(qū)動(dòng)環(huán)路電感的影響。LGA 引腳排列最大限度地減少了電源環(huán)路電感，有利于內(nèi)部垂直布局技術(shù)。EPC2152 的框圖如圖 2 所示，參考設(shè)計(jì) EPC9146 BLDC 逆變器功能框圖如圖 3 所示。

　　圖 2.  EPC2152 GaN 集成電路框圖。圖片由 Bodo's Power Systems提供

　　圖 3.  EPC9146 BLDC 逆變器功能框圖。圖片由 Bodo's Power Systems提供
　　采用 EPC2152 的 EPC9146 電機(jī)驅(qū)動(dòng)參考設(shè)計(jì)
　　為了展示 EPC2152 集成電路在電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變器中的功能，EPC 發(fā)布了 EPC9146 參考設(shè)計(jì)。它是一款三相無(wú)刷 (BLDC) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變器板，包含三個(gè) EPC2152 單片 ePower 級(jí)，最大輸出電流為 15 A pk (10.5 A RMS )。除了單片功率級(jí)之外，該板還包含支持完整電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變器所需的所有關(guān)鍵功能，包括用于內(nèi)務(wù)電源、電壓和溫度感測(cè)、相電流感測(cè)和保護(hù)功能的調(diào)節(jié)輔助電源軌。EPC9146 的各種功能塊如圖 3 所示。該參考設(shè)計(jì)可用于電機(jī)相電流為 10 A RMS連續(xù)電流和 15 A電流的所有應(yīng)用。有效值高電流在有限時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。
　　GaN IC 功率級(jí)芯片組 – EPC23101 與 EPC2302 組合
　　沿著進(jìn)一步集成和提高功率密度的道路，EPC 于 2021 年推出了一款芯片組，該芯片組結(jié)合了 EPC23101（具有單片集成半橋柵極驅(qū)動(dòng)器的高側(cè) GaN）和 EPC2302 GaN FET，如圖 4 所示。
　　EPC23101 是一款額定電壓為 100 V 的單片組件，集成了輸入邏輯接口、電平轉(zhuǎn)換、自舉充電和柵極驅(qū)動(dòng)緩沖電路，以及高側(cè) 2.6 mΩ 典型 R DS(on) GaN 輸出 FET。EPC2302 是 100 V 配套低側(cè)、1.4 mΩ 典型 R DS(on) GaN FET。在硬開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換期間，通過(guò)選擇調(diào)諧電阻器 R BOOT和 R DRV，可以將過(guò)壓尖峰控制在軌以上 +10V 以下和地以下 –10V 以下。　　EPC23101 IC 僅需要外部 5 V (V DRV ) 電源。內(nèi)部低側(cè)和高側(cè)電源V DD和V BOOT是通過(guò)串聯(lián)開(kāi)關(guān)和同步自舉開(kāi)關(guān)從外部電源生成的。通過(guò)將 EN 引腳連接到 V DRV可以禁用內(nèi)部電路以降低靜態(tài)功耗。FET 柵極驅(qū)動(dòng)電壓源自內(nèi)部低側(cè)和高側(cè)電源。全柵極驅(qū)動(dòng)電壓僅在 HS IN和 LS IN PWM 輸入運(yùn)行幾個(gè)周期后可用。與 EPC2152 相比，EPC23101 與 EPC2302 的結(jié)合使設(shè)計(jì)人員能夠制作更高電流的逆變器。

　　圖 4.  EPC23101 與 EPC2302 GaN IC 芯片組組合框圖。圖片由 Bodo's Power Systems提供