[实用新型]一种氮化镓基隔离DC-DC电源模块

说明书

技术领域

本实用新型属于开关电源领域，涉及一种氮化镓基隔离DC-DC电源模块。

背景技术

目前市面上的电源模块产品多为NMOSFET功率管制作生产的，这类产品体积比较大，使用起来比较笨重，无法实现大电流输出，同时产品的效率不高，在高温环境下工作可靠性不高，从而效率也不高。

现有的DC-DC模块存在以下缺点：

第一、功率密度已趋于饱和。功率集成电路技术进步一直是DC-DC功率变换的驱动力，但硅基功率半导体技术经历近50年的发展已趋于成熟，该器件性能以R_ON,SP∞BV^1.23变化规律改善，已接近理论比导通电阻率R_ON,SP约1mΩ·cm²、单位击穿电压30V/μm、最短导通维持时间100~200ns等本征固有参数，这导致硅DC-DC难以在MHz高频率下工作时继续保持升降压大于10:1且效率高于90%的功率变换。

第二、电源工作窗口提升空间有限。传统的DC-DC模块采用硅基功率MOSFET，随着开关频率从KHz向MHz不断提升，开关损耗同比例增加。为此，电路设计者只能采取以牺牲电路驱动能力，降低输出总功率的方法，来满足电路的总功耗，这自然压缩了电源工作窗口。

第三、常规电源模块设计较为复杂。硅电源驱动技术是建立在单向工作状态的硅PN半导体器件基础之上，因此电路设计要增添较多的异常保护功能，在时序逻辑上、电流和电压控制等方面上保证此类电源模块正常工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是针对背景技术的缺陷，提出一种氮化镓基隔离DC-DC电源模块。氮化镓基DC-DC电源模块将主流的硅基驱动技术与最新技术的eGAN FET功率管在电源应用中集成融合，具有高输出功率、小型化的的特点，是一种新型隔离DC-DC模块。此模块提出硅基驱动芯片+eGAN FET功率管的全新驱动电源设计架构，输出端采用自主知识产权的L-FER横向场控二极管，实现高功率密度、大电流输出，以及在高效率、高温、高频条件下的可靠性应用，符合未来电源系统小型化、多功能、高集成度的、高可靠性的发展趋势。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种氮化镓基隔离DC-DC电源模块，包括检测保护模块、反馈补偿网络模块和PWM调制模块，检测保护模块经由滤波电路与电源相连；其特征在于：还包括功率传输转换模块和整流滤波模块，其中，功率传输转换模块包括驱动控制IC、第一功率开关管、第二功率开关管和平板变压器，所述的第一功率开关管和第二功率开关管都采用的是eGAN FET功率管，所述平板变压器具有原边绕组和副边绕组，原边绕组包括初级绕组和辅助绕组，所述电源与驱动控制IC的电源输入端相连，为其提供工作电源；驱动控制IC的低压直流信号输入端和低电平输入端分别与检测保护模块的低电平输入端和平板电压器的辅助绕组连接，而驱动控制IC的高电压输出端和低电压输出端分别连接第一、二功率开关管的栅极，所述驱动控制IC根据检测保护模块输出的低压直流信号信号和辅助绕组输出的直流低压信号，分别为第一功率开关管和第二功率开关管提供高、低驱动电压；

所述第一功率开关管的漏极与电源相连，第一功率开关管的源极和第二功率开关管的漏极相连，并共同连接平板电压器的初级绕组的异名端，第二功率开关管的源极接地；

平板变压器的初级绕组的同名端与检测保护模块的输入端相连；

整流滤波模块包括第一整流二极管、第二整流二极管、电感和电容，所述的第一整流二极管和第二整流二极管都采用的是L-FER横向场控二极管；

第一整流二极管和第二整流二极管的输入端分别连接平板变压器的副边绕组两端，所述的第一整流二极管和第二整流二极管的输出端都与电感的一端相连，所述电感的另一端经由电容接地，且该电感的另一端与反馈补偿网络模块的输入端相连，反馈补偿网络网络输出端与PWM调制模块输入端相连，PWM调制模块的输出端与驱动控制IC的低压直流信号输入端相连，将矩形波信号送入驱动控制IC。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述的反馈补偿网络模块误差运放采用的芯片型号为LM8261。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述的L-FER横向场控二极管的导通电压约0.2V。

本实用新型采用上述方案与现有技术相比，具有以下技术效果：