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用GaN做LLC，谐振电流波形异常，出现炸机

半桥LLC谐振变换器，副边用全波整流。额定参数：输入400V，输出48V，谐振频率200KHZ，功率400W，励磁电感190uH，谐振电感16.6uH（考虑变压器漏感4.6uH），谐振电容38nF，死区80nS;

保持负载电流为1A，开环定频工作，逐渐增大输入电压，输入电压为100V时，波形如图1，驱动波形和管子DS端电压没有震荡，谐振电流波形基本正常；

输入电压增大到200V，驱动波形和管子DS端电压仍然没有震荡，但谐振电流波形出现明显不规则现象；继续增大输入电压，谐振电流波形不规则更加明显，出现炸机。

用mosfet做测试，实验结果基本正常，换用GAN测试，出现这些问题，第一次用GAN ，求大侠们赐教。

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米山人家
LV.8
2
2019-06-04 10:51

比较高大上，没用过GaN，给出的这些信息不错。

看你的波形图，比较符合一种情况，就是这颗GaN的内部没有并联的二极管或并联的二极管能力不足。具体要看这个GaN的型号。

外面另外再并联一颗快恢复二极管就没问题了。需要一个续流通道。

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白白白白
LV.1
3
2019-06-04 11:07
@米山人家
比较高大上，没用过GaN，给出的这些信息不错。看你的波形图，比较符合一种情况，就是这颗GaN的内部没有并联的二极管或并联的二极管能力不足。具体要看这个GaN的型号。外面另外再并联一颗快恢复二极管就没问题了。需要一个续流通道。
谢谢您的意见，用的是GaN systems公司的GS66502B管子，管子内部没有反并二极管，没有反向回复，但具有二极管特性。
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shao456
LV.6
4
2019-06-04 12:58
@白白白白
谢谢您的意见，用的是GaNsystems公司的GS66502B管子，管子内部没有反并二极管，没有反向回复，但具有二极管特性。
驱动电压有负的吗
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白白白白
LV.1
5
2019-06-04 14:17
@shao456
驱动电压有负的吗
没有用负压，正电压6.1V，应该不是上下桥臂直通吧，总感觉谐振电流波形的变化很怪异。
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shao456
LV.6
6
2019-06-04 15:13
@白白白白
没有用负压，正电压6.1V，应该不是上下桥臂直通吧，总感觉谐振电流波形的变化很怪异。

1、LLC拓扑需要MOS管在关断期间由二极管来续流，否则无法实现ZVS，氮化镓MOS没有体二极管，故要外接二极管

2、我看你的死区好像有点小，是否经过计算验证？

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白白白白
LV.1
7
2019-06-04 15:46
@shao456
1、LLC拓扑需要MOS管在关断期间由二极管来续流，否则无法实现ZVS，氮化镓MOS没有体二极管，故要外接二极管2、我看你的死区好像有点小，是否经过计算验证？

GAN没有体二极管，但在死区时间内，由于GAN自身的二极管特性，是可以实现续流的；

死区时间之前用的是120nS，后来改成80nS，两个死区时间都能实现ZVS，且现象一样，应该不是这个问题吧。

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shao456
LV.6
8
2019-06-04 15:55
@白白白白
GAN没有体二极管，但在死区时间内，由于GAN自身的二极管特性，是可以实现续流的；死区时间之前用的是120nS，后来改成80nS，两个死区时间都能实现ZVS，且现象一样，应该不是这个问题吧。
死区时间：要保证在最大输入电压、空载下，LLC可实现ZVS，低压输入时实现ZVS不一定高压时也ZVS，建议先调大，最后没有问题再回调。
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白白白白
LV.1
9
2019-06-04 16:06
@shao456
死区时间：要保证在最大输入电压、空载下，LLC可实现ZVS，低压输入时实现ZVS不一定高压时也ZVS，建议先调大，最后没有问题再回调。
之前用mosfet做测试的时候，死区时间为120nS时，400V输入，1A负载电流时是可以实现ZVS的，换用GAN之后，实验现象同文首描述一样
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水乡电源
10
2019-06-05 10:51
@白白白白
之前用mosfet做测试的时候，死区时间为120nS时，400V输入，1A负载电流时是可以实现ZVS的，换用GAN之后，实验现象同文首描述一样

楼主的GS和DS波形有重叠，不能完全算ZVS，

建议把死区时间调大

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shao456
LV.6
11
2019-06-05 11:11
同样的电路，用MOS做没有问题，换成GaN就不行了吗？其他有没有不一样的？
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yujunice
LV.5
12
2019-06-05 11:40
@shao456
同样的电路，用MOS做没有问题，换成GaN就不行了吗？其他有没有不一样的？

死区时间之前用的是120nS，后来改成80nS，两个死区时间都能实现ZVS，且现象一样，应该不是这个问题吧。GAN没有体二极管，但在死区时间内，由于GAN自身的二极管特性，是可以实现续流的；

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白白白白
LV.1
13
2019-06-05 15:44
@水乡电源
楼主的GS和DS波形有重叠，不能完全算ZVS，建议把死区时间调大
第一张图里100V输入时有轻微的重叠，再第二张图里200V输入时就完全实现了ZVS的，这两张图死区是80nS；之前测试过死区120nS的，结果一样，炸机
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白白白白
LV.1
14
2019-06-05 16:00
@shao456
同样的电路，用MOS做没有问题，换成GaN就不行了吗？其他有没有不一样的？

是的，用mosfet做测试，实验结果基本正常，最高效率95.7%，满载效率95.2%；但是谐振电流波形有一点尖峰，（这个应该是变压器的寄生电容引起的，之前尖峰更严重，改进过绕组结构后，好多了，如图为mosfet测试，半载时的谐振电流波形）

附上GaN的驱动电路图，以供参考：

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shao456
LV.6
15
2019-06-05 16:49
@白白白白
是的，用mosfet做测试，实验结果基本正常，最高效率95.7%，满载效率95.2%；但是谐振电流波形有一点尖峰，（这个应该是变压器的寄生电容引起的，之前尖峰更严重，改进过绕组结构后，好多了，如图为mosfet测试，半载时的谐振电流波形）[图片]附上GaN的驱动电路图，以供参考：[图片]
GaN的器件我没有用过，建议同时观测同一MOS的Vgs和Ids波形，要确定没有进入容性区，我看你的谐振电容的相位好像不太对。
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白白白白
LV.1
16
2019-06-05 17:33
@shao456
GaN的器件我没有用过，建议同时观测同一MOS的Vgs和Ids波形，要确定没有进入容性区，我看你的谐振电容的相位好像不太对。
好的，我验证下
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kehuazhanggong
LV.1
17
2019-06-14 14:08
@shao456
GaN的器件我没有用过，建议同时观测同一MOS的Vgs和Ids波形，要确定没有进入容性区，我看你的谐振电容的相位好像不太对。
我觉得已经进入容性区，现在图形看开关频率--低于谐振频率，你把频率调高一点试试。
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傲然
LV.1
18
2019-11-21 00:15
死区时间过小120ns比较合适，还有就是你的GAN器件没有设计负压关断
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傲然
LV.1
19
2019-11-21 00:25
还有就是你的谐振参数匹配的不是很合理。GAN器件GS放电电阻选10K太大，建议3.3K。感觉谐振参数匹配的不是很合适。我近期刚做完这个基于GAN半桥的一个比赛，基本要求和你的电路基本一样。
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EWARD
LV.1
20
2020-03-09 10:43
版主，问题有解决吗？我也遇到同样的问题，我的在100V都有异常，有人给我的建议：重新布线和谐振腔设计不合理。版主的问题解决了吗？
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