GaN功率开关技术与电磁干扰(EMI)分析

“GaN功率开关及其对EMI的影响探究” 氮化镓（GaN）功率开关是一种新兴的电力电子技术，其在DesignCon 2015会议上引起了广泛关注。Efficient Power Conversion公司的CEO Alex Lidow在专题演讲中讨论了GaN技术在高功率开关组件中的应用，这些组件被称为Switching Devices。这种新型技术有望替代传统的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），因其具备更低的导通电阻（On-resistance）、更小的寄生电容、更紧凑的尺寸以及超快的开关速度。 GaN功率开关的高速开关特性带来了显著的效率提升，这使得它们特别适用于开关模式电源和射频（RF）功率放大器等应用场景。它们能够在微秒级别实现高效能转换，这对于电信直流对直流转换、无线电源传输、激光雷达系统和高保真D类音频等领域的设备设计具有重要意义。然而，快速的开关速度也带来了一个挑战：电磁干扰（EMI）。 电磁干扰是当电子设备快速开关时产生的电磁辐射，可能导致系统性能下降甚至干扰其他设备。考虑到这一点，电源完整性专家Steve Sandler，也是《电源完整性》一书的作者，强调了测量这些GaN器件皮秒级边沿速度的重要性。他指出，如此高速的开关操作将不可避免地产生大量EMI，因此，理解和管理这种干扰成为设计师们的关键任务。 为了评估GaN组件的实际影响，Sandler建议进行实际测试。举例来说，Efficient Power Conversion的EPC9101是一款1MHz DC-DC降压转换器的半桥评估板，它提供了测试GaN开关性能的平台。通过这样的评估板，工程师可以研究GaN器件在实际应用中的开关行为，以及如何有效地抑制EMI，确保系统的稳定性和合规性。 GaN功率开关以其卓越的性能指标和潜在的广泛应用前景，正在改变电力电子领域。然而，控制由此产生的EMI问题成为设计和实施过程中不可或缺的一环。未来的研究和开发工作将聚焦于优化GaN技术，同时解决与之相关的EMI挑战，以推动这一技术在更多领域的广泛应用。