采用NV611X系列氮化鎵（GaN）進行電源設(shè)計熱處理及PCB layout 注意事項

介紹

GaN功率集成電路提供超低電容，優(yōu)良的開關(guān)特性，低RDS（ON），封裝在一個小QFN封裝里。這些特性使GaN非常適合在高頻下工作，并支持高密度電源設(shè)計。

為了充分利用GaN的這些優(yōu)勢，必須對GaN功率集成電路的熱管理進行合理的設(shè)計。這包括PCB板設(shè)計以及熱處理和散熱。

本應(yīng)用說明包括正確的印刷電路板布局指南和電源示例，以幫助設(shè)計師正確設(shè)計正確的熱管理。為了避免部件溫度過高、效率低下、外殼溫度過高、部件故障和設(shè)計周期過長，必須在設(shè)計周期內(nèi)盡早遵循這些指南。

1.NV611X系列GaN功率器件封裝信息

納微NV611X系列GaN功率集成電路采用5x6毫米QFN封裝。如下圖所示，集成電路引腳包括漏極片（D）、源極片（S）和4個控制引腳?？刂乒苣_管理柵極驅(qū)動電源和GaN功率器件的開/關(guān)控制，并且外部功率轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)電流在每個打開時間段內(nèi)從漏極板流向源極板。集成電路內(nèi)部安裝在電源板上，然后用塑料模塑化合物模塑。所有暴露在外的封裝墊和封裝底部的引腳都焊接在PCB上。由于集成電路直接安裝在源焊盤上，所以來自GaN集成電路的熱量必須通過GaN集成電路的底部、源焊盤和焊料排出到PCB板。然后使用熱通孔將熱量傳遞到PCB的另一側(cè)，然后在那里進行冷卻。

圖一 GaN NV611X 系列 封裝信息及PCB貼片剖面圖

PCB 設(shè)計指南

在設(shè)計GaN功率集成電路的PCB版圖時，為了達到可接受的器件溫度，必須遵循一些指導(dǎo)原則。必須使用熱通孔將熱量從頂層IC源焊盤傳導(dǎo)到底層，并使用大面積銅進行PCB散熱。以下布局步驟和說明說明說明了最佳布局實踐，以實現(xiàn)最佳的IC熱性能。

1） 將GaN IC 5x6 mm PQFN封裝在PCB頂層。

2） 在頂層（CVCC，CVDD、RDD、DZ）。將SMD部件盡可能靠近IC引腳！

3） 布置SMD部件、控制、走線和電源板的連接都在頂層。

4） 在兩側(cè)的頂層放置大的銅區(qū)域，并連接到源焊盤。

5） 將熱通孔放置在源焊盤內(nèi)部和源焊盤的兩側(cè)。

6） 在所有其他層（底部、中部1、中部2）上放置大的銅區(qū)域。

（a）放置頂層元器件 (b) 頂層走線，源級走線敷銅

（c）源級增加過孔 (d) 底層走線，源級底層敷銅

PCB布局示例（單低壓側(cè)開關(guān)配置）

下面的示例顯示了在實際電源PCB設(shè)計上實現(xiàn)的正確布局實踐。組件和跟蹤都在頂層。底部和中間層僅用于銅區(qū)域和熱通孔。