当前氮化镓（GaN）功率器件普遍采用分立封装形式，其单管电流等级受限于材料特性和封装工艺，难以满足大功率电力电子变换系统日益增长的高功率密度需求。在现有技术中，通常通过键合线并联多颗氮化镓功率芯片构成功率模块，并将功率端子与栅极驱动回路延伸至模块外部以实现系统集成。

◎然而，这种封装方案存在显著缺陷：一方面，键合线并联结构和外置驱动回路不可避免地引入较大的功率回路寄生电感和栅极回路寄生电感；

◎另一方面，氮化镓器件相较于传统硅基器件具有更高的开关速度，其对寄生电感的敏感度呈指数级上升。当寄生电感与高频开关动作耦合时，将引发严重的开关振荡、电压过冲、开关损耗增加、并联芯片间电流分配不均及栅极串扰等连锁问题，这些现象不仅会加速器件老化、降低系统可靠性，更严重制约了氮化镓器件高频、低损耗、高功率密度等核心优势的充分发挥，成为阻碍其在大功率应用领域规模化推广的关键技术瓶颈。

此前，NE时代就有写过氮化镓加速上车的文章，并简单探讨了一下主驱氮化镓和电源氮化镓的应用趋势。本期内容就联合电子的【集成驱动电路的多芯片并联氮化镓功率模块】这项专利，一起来看看其具体的解决方案！

联合电子多芯片并联氮化镓功率模块

联合电子的这项专利内容提供了一种多芯片并联氮化镓功率模块设计，其核心目标是在提升模块电流等级（增大功率处理能力）的同时，能有效抑制因高速开关和寄生电感引起的各种开关问题如振荡、过冲、损耗、不均流、串扰，从而充分发挥GaN器件的性能优势。

具体来说，该模块采用的是一个单相半桥结构，由上下两个开关单元组成，每个开关单元中都并联了多个氮化镓功率芯片，上桥臂的芯片漏极连接在一起作为正极端子（DC+），下桥臂的芯片源极连接在一起作为负极端子（DC-），而上桥臂芯片的源极与下桥臂芯片的漏极连接点则引出为交流输出端子（AC），从而构成了标准的半桥拓扑结构，能够实现高效的交直流电能转换。

为了提升模块的稳定性和可靠性，每个氮化镓芯片还单独引出了栅极和源极，分别与独立的开关驱动单元连接，这样可以对每个芯片进行精确控制。驱动单元包括驱动芯片和驱动电阻，其功能是将外部输入的PWM（脉宽调制）信号转化为适合驱动氮化镓芯片工作的电压信号，并通过供电端（VCC）、接地端（GND）、控制端（PWM）、栅极接口（G）和源极接口（S）形成完整的驱动回路，确保芯片快速且稳定地导通或关断。

为了抑制高频开关过程中可能产生的电压尖峰和震荡，模块还配备了缓冲吸收单元：上桥臂和下桥臂各自并联了一个由缓冲电阻和缓冲电容组成的串联网络，一端接至各自的功率端子，另一端接到交流输出端子，起到吸收开关过冲的作用；同时，在正极与负极之间还设有去耦电容，用于进一步稳定电压、减少开关噪声。

此外，驱动单元还集成了有源米勒钳位电路，这是为了解决氮化镓芯片在高速开关时因米勒效应引起的串扰问题。米勒效应是指在开关瞬间，芯片内部寄生电容会引起栅极电压波动，可能导致误触发或震荡。有源米勒钳位电路通过一个晶体管和其栅极上的钳位电阻构成，晶体管的漏极连接到芯片的栅极，源极接地，栅极接入一个专门的钳位控制信号。当检测到可能发生电压扰动时，控制信号让晶体管导通，将栅极电压主动拉低，防止异常导通，从而有效抑制开关过程中的串扰和不稳定现象。

整体来看，这项设计通过多芯片并联提高电流承载能力，通过双面印刷电路板布局缩短连接路径、降低寄生电感，再结合专用驱动电路和有源钳位技术，实现了氮化镓功率模块在高频、高功率场景下的高性能运行，特别适用于高频高效能的电源系统场景。

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