本次與大家分享的是世健和ADI聯合舉辦的《在ADI電源產品的花園里“挖呀挖”》主題活動的一等獎文章：《LTC7891的GaN 400W電源模塊》及作者獲獎感言。

獲獎感言

LTC7891的GaN 400W電源模塊

非常感謝世紀電源網與世健組織的這次ADI產品應用與技術分享活動。在本次中得到一等獎在驚喜之余又感覺特別幸運。

在本次分享的活動中，我結合了自己第一次做GaN電源過程中遇到的一些問題和心得進行分享，希望大家能參與進來，互相交流和探討，共同進步，再次感謝世健和ADI，以后將會持續關注。

作者：feiyangziwo

所在行業：消費類電源

應用領域：機器人

應用案例名稱：GaN的400W電源模塊

ADI電源產品類型：開關穩壓器

ADI電源產品型號：LTC7891

前言

各位工程師們，大家好。本次給大家分享的產品是ADI專門給GaN設計的LTC7891控制器。

LTC7891是一款高性能、降壓DC/DC開關穩壓器控制器，通過高達100 V的輸入電壓驅動所有N通道同步氮化鎵(GaN)場效應晶體管(FET)功率級。作為此產品的控制核心配合GaN EFT的 EPC2306的BUCK降壓的模塊，具有寬壓輸入、高功率密度、體積小等特點。

現在市面上的電源模塊尺寸都比較大，成熟的隔離型400W電源模塊的尺寸多為1/4磚甚者更大，對于需要大功率電源模塊供電但對體積和散熱環境要求苛刻的機器人內部是一個很大的挑戰，成品在售的非隔離型的400W模塊市場上更加少了。

GaN FET 它有著它獨特在高頻上和高功率密度的優勢，可以通過提高電源開關頻率從而減小后端的功率電感L和濾波電容C的體積，而且轉換效率也能做到比較高。本次介紹產品的輸入電壓為：DC 36~75V，輸出電壓為：12V@33A。尺寸是：1/8磚，主控IC為：LTC7891。

01

原理圖和PCB設計

接下來我們看一下本次電源產品的原理圖：

再來看一下產品模塊和測試板的尺寸和布局示意圖：

接著是PCB制版圖。

以及物料BOM。

02

調試測試

這是板子回來焊接好的樣子，看著還不錯。但是板子在調試中拉滿載的時候還是發現了一些問題：

在重載的時候SW過沖有點嚴重，而且已經接近MOS的上限了，發熱也有點嚴重。大家可以看一下SW位置的測試圖：

波形展開細節，有多次過沖和震蕩?？梢钥紤]用RC吸收電路來消除過沖。

接下來我測量了震蕩的頻率，通過頻率來計算吸收的R和C的值，R設置為10R-0.5W。

通過吸收脈沖，雖然在重載的時候效率損失了0.1%左右，但是還是屬于可以接受的范圍內了。

03

經驗總結

接下我將為大家來總結一下通過本次實驗過程遇到的問題以及產品的特點，以及分享一些經驗技巧：

1.ADI的LTC7891柵極驅動電壓可精確調節4V至5.5V，以優化性能，來實現不同GaN FET甚至低邏輯電平的MOSFET，還可以通過配置死區時間，適配不同開關頻率下的最優的效率設計。

2.GaN的驅動電壓只有5V左右，而且開關頻率高（可以設計>1Mhz），所以驅動環路在PCB layout的時候尤其需要注意，盡量走線最短和加粗，減少驅動環路的寄生電感，要不Vg就很容易過沖或者下沖，一般的GaN的Vg最大值也只有6~7V，很容易導致Vg過壓損壞。

3.輸出的功率回路環路也需要特別注意，由于采用外部采樣電阻，所以功率回路會比較長，要注意高頻電容的擺放，使得環路最小，減少SW過沖。

4.再有就是需要根據GaN參數配置合適的開關頻率，雖然GaN支持高速開關，但是pcb的環路做不好只能減小降頻來使用了。再有就是GaN做的比一般MOS管小，散熱設計也是非常需要注意的。現在有一些GaN FET支持TOP和BOTTOM都進行散熱，感覺這樣會是一個不錯的思路。

本次分享到此結束，感謝大家的閱讀。