在HD1001應用指南1中，我們介紹了超高速GaN FET驅動器作為激光二極管開關器件驅動的應用，除應用于激光雷達發射端外，超高速GaN FET驅動器同樣可以應用于集成低側GaN FET的DC-DC變換器。

高速GaN FET驅動器應用于DC-DC變換器

DC-DC指直流轉直流電源(DC:Direct Current)。DC-DC變換器的主要功能是進行輸入輸出電壓的轉換，不同的應用場景使用的電壓不同，汽車電子常使用12V、24V，工業控制常使用24V、36V、48V，消費電子多為24V以下；模擬電路常使用5V、15V，數字電路常使用3.3V，電路常用電壓與工藝所能承受的最大源漏電壓相關。在實際的電路設計過程中，不同的器件可能會有不同的電壓范圍要求，DC-DC變換器被廣泛運用于通信系統、工業控制、汽車電子、航空航天等領域中，有效簡化電源電路設計，提升電路性能。

DC-DC變換器和LDO線性穩壓器是最為常見的兩種電源管理芯片，相比于LDO線性穩壓器，DC-DC變換器成本高、輸出紋波較大但效率高、輸入/輸出電壓范圍廣。LDO線性穩壓器只能降壓，DC-DC變換器除降壓外還可以升壓與反向。LDO線性穩壓器外圍電路少，通常只需要數個旁路電容，設計應用較為簡單；DC-DC變換器則電路設計較為復雜，外圍器件包括輸出/輸出電容、反饋電容、反饋電阻、電感等。從硅 （Si）、碳化硅 （SiC）到氮化鎵 （GaN）MOSFET 、絕緣柵雙極型晶體管 （IGBT），電源芯片始終追求功率密度最高的半導體材料作為自身的功率器件，選擇合適的柵極驅動器，則是發揮電源芯片功能與效率的關鍵。

圖1 升壓型DC-DC電路原理示意圖

使用柵極驅動器作為DC-DC變換器的開關器件有數個需要關注的重要參數，包括開關頻率、紋波和瞬態響應等等。開關電源就是利用開關動作將直流電轉變為一定頻率的脈沖電流能量，利用電感和電容儲能元件的特性，將電能按照預定的要求釋放出來。簡單的降壓型DC-DC電路如上圖所示，包含二極管、電感、電解電容、電阻等元件。開關頻率之于開關電源的質量，好比心臟的脈搏之于人體的健康。開關的規律性動作，是開關電源工作的根本機制。例如Boost（升壓）電路公式中，頻率決定了電感電流紋波和輸出電壓紋波兩個核心指標。頻率與紋波幅值成近似反比關系，頻率越高，紋波值越小。

圖2 TPS54160降壓型DC-DC變換器參考示意圖

開關頻率的選擇是進行轉換效率與尺寸的抉擇。DC-DC變換器在高頻工作狀態下，對電路中電感和電容的要求會變低。而在低頻工作狀態下由于內部柵極電荷損失變少，從而提高了轉換效率，但需要更大的電感和電容來保證低輸出紋波。以TI公司TPS54160降壓型DC-DC變換器參考電路圖為例，輸入電壓48V，輸出電壓5V，輸出電流1A，紋波電壓最高容許值為50mV，峰峰電感電流0.5A，電感與電容的簡化公式如下：

其中D（占空比）=5 V/48 V=0.104，△I = 0.5 A。

其中△I = 0.5 A，△V=50 mV。[1]
可以看到開關頻率fs越大，所需的電感和電容便越小。DC-DC變換器追求更高的功率密度，更小的尺寸便需要選擇更小的電感與電容，即需要提升開關頻率。

深圳市乾鴻微電子有限公司推出的HD1001型超高速GaN FET驅動器，5V供電，1.5ns最小脈沖寬度滿足低壓DC-DC變換器快速開關頻率的應用需要，DFN6L小型封裝便于進行外圍電路設計。HD1001作為GaN FET的低側驅動器，驅動集成低側GaN FET的DC-DC變換器，以快速開關頻率實現設計的小尺寸、低紋波、高功率密度。