现代显示器，如笔记本电脑和PC显示器，通常需要低功率升压转换器。在这种应用中，屏幕亮度从低到中等，转换器大部分时间在轻负载下运行，因此轻负载效率非常重要。eGaN FET的低开关损耗可以帮助解决这个问题。本次GaN Talk将探讨使用eGaN FET的简单低成本同步升压拓扑设计一个12V到60V、50W的DC/DC电源模块，具有低温升特性。

基于eGaN®-FET的小型高效同步升压转换器的设计

同步升压拓扑因其简单、易控制和低成本而在DC/DC降压转换器设计中很受欢迎。基于eGaN FET的同步升压转换器的原理图如图1所示。选择了具有6 mΩ R_DSon的100V额定eGaN FETEPC2052用于12V到60V、50W的功率级。使用了具有高驱动强度的uP1966E门驱动器来驱动FET。同步自举电路使用了确保4.9V栅极电压的EPC2038用于高侧栅极驱动。采用数字控制，可实现亚10 ns的死区时间和灵活的控制方案开发。为了优化效率，使用了两个小型板载开关模式电源电路分别生成门驱动器和数字控制器的5V和3.1V电压。简单的二极管“OR”电路可以让供电从高电压或低电压端口供电，从而实现双向操作。

转换器的开关频率设计为500 kHz，以实现高轻负载效率，电感器为10 μH TDK铁氧体电感器。在轻负载时，电感器核心和交流铜损耗是主要因素。因此，较大的电感器通过减少波纹，从而降低核心损耗和交流铜损耗，提高了轻负载效率。

设计验证

同步升压转换器EPC9162如图2所示。0.15 A输出电流时的开关节点电压v_SW波形如图3所示，显示开关快速且干净。

同步升压转换器在不同输入电压下的总功率效率和功率损耗如图4所示，12V输入、60V和0.85A输出时的峰值效率为95.3%。

转换器在12V到60V、0.85A输出电流下无强制空气冷却运行的热图如图5所示，实现了仅40°C的温升。显然，GaN FET在较低温升或强制空气冷却下能够承载更多电流。

结论

一个12V到60V、50W基于eGaN FET的同步升压转换器实现了95.3%的峰值效率和仅40°C的温升，芯片尺寸小至2.25 mm²。在笔记本电脑和显示器的LED背光等轻负载效率至关重要的应用中，eGaN FET的快速开关速度显著减少了开关损耗，从而提高了效率。此外，低温升防止设备过热，同步升压拓扑提供了一种简单、低成本的解决方案。

Jianglin Zhu, Senior Applications Engineer