GaN E-HEMT 消除了 Si MOSFET 固有的寄生二極管，并且由于使用寬帶隙材料而具有更快的開關(guān)速度和轉(zhuǎn)換速率以及更高的工作溫度。這些和其他改進(jìn)的特性使GaN E-HEMT能夠減小尺寸和重量（僅為硅設(shè)計(jì)的四分之一），同時(shí)降低系統(tǒng)成本并提高效率。由于 Si MOSFET 的大量使用，PFC 和 DC-DC 控制器被廣泛使用，競爭使得即使是最具競爭力的 Si MOSFET 設(shè)計(jì)的價(jià)格也可以接受。但是，如介紹中所述，這些設(shè)備的輸出電壓與 e-mode GaN 設(shè)備的安全工作區(qū) (SOA) 不兼容。e-mode GaN 設(shè)備的制造商已經(jīng)使用了許多替代驅(qū)動(dòng)方案，所有這些方案都需要使用標(biāo)準(zhǔn) Si MOSFET 驅(qū)動(dòng)器的替代方案。
　　集成電路解決方案　　最近，一些制造商通過開發(fā)單片驅(qū)動(dòng)解決方案來解決這種情況，以允許使用 Si MOSFET 驅(qū)動(dòng)器。集成 GaN/驅(qū)動(dòng)器將低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器和驅(qū)動(dòng)器集成到單片結(jié)構(gòu)中。首先調(diào)節(jié) Si 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后使用芯片內(nèi)的 GaN 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng) GaN。這種方法實(shí)際上有冗余驅(qū)動(dòng)器（外部 MOS-FET 驅(qū)動(dòng)器和內(nèi)部 GaN 驅(qū)動(dòng)器），這會(huì)增加成本并增加 GaN 設(shè)備的復(fù)雜性。

　　表 1：帶有獨(dú)立控制器驅(qū)動(dòng)器的 Si MOSFET、集成 GaN/驅(qū)動(dòng)器以及帶有獨(dú)立控制器驅(qū)動(dòng)器的 GaN 功率晶體管的主要特性的高級(jí)比較。

　　圖 1：EZ Drive 解決方案由 GaN 晶體管、標(biāo)準(zhǔn) MOSFET 控制器和分立元件組成。
　　更簡單的驅(qū)動(dòng)解決方案
　　為了避免這種成本并利用現(xiàn)成的 MOSFET 控制器，GaN Systems 開發(fā)了一種驅(qū)動(dòng)解決方案，利用控制器內(nèi)部的 Si 驅(qū)動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng) GaN E-HEMT。這種拓?fù)浞Q為 EZDriveTM 電路。表 1 顯示了三種驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)摘要?！　D 1 顯示了 EZDrive GaN E-HEMT 解決方案的示意圖。它由一個(gè)集成驅(qū)動(dòng)器的 SI MOSFET 控制器、少量外部元件（兩個(gè)電阻器、兩個(gè)電容器、兩組背對背齊納二極管和一個(gè)通用二極管）以及分立的 GaN E-HEMT 組成。

　　圖 2：EZDrive 電路的操作模式與傳統(tǒng)非隔離自舉高端/低端驅(qū)動(dòng)器類似，可實(shí)現(xiàn)較寬的（9~18 V）控制器驅(qū)動(dòng)電壓范圍。
　　　圖 3：LLC 階段的驗(yàn)證測量證明 EZDrive 電路具有卓越的性能。
　　　　表 2：本文討論的三個(gè)驅(qū)動(dòng)因素的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)。
　　EZDrive 解決方案三種操作模式
　　EZDrive 解決方案具有三種工作模式，與傳統(tǒng)自舉半橋驅(qū)動(dòng)器的模式類似。如圖 2 所示，在模式 1 中，假設(shè)控制器的 Vcc 為 12 V，高側(cè) GaN 處于關(guān)閉狀態(tài)，低側(cè) GaN 處于開啟狀態(tài)。低側(cè) GaN 上的驅(qū)動(dòng)電壓由齊納二極管鉗位在 6 V，其余的 Vcc（6 V）存儲(chǔ)在電容器 CUD2 上。在此模式下，CBoot 充電。
　　在模式 2 中，高端和低端 GaN 器件均處于關(guān)閉狀態(tài)。存儲(chǔ)在 CUD2 中的電壓反向施加到柵極，因此低端 GaN 可以快速關(guān)閉。在此模式下，CBoot 仍處于充電狀態(tài)。
　　最后，在模式 3 中，高端 GaN 開啟，低端 GaN 關(guān)閉。Cboot 放電，為高端 GaN 提供驅(qū)動(dòng)電壓。
　　與集成 GaN/驅(qū)動(dòng)器方法相比，外部元件數(shù)量相似，EZDrive 解決方案需要 11 個(gè)元件（包括開啟/關(guān)閉柵極電阻），而單片方法則需要 10 個(gè)。然而，由于芯片中的 GaN 驅(qū)動(dòng)器和 LDO 穩(wěn)壓器冗余，因此集成 GaN/驅(qū)動(dòng)器的成本和復(fù)雜性較高。
　　由于驅(qū)動(dòng)器和柵極在單片方法中連接在芯片內(nèi)部，因此柵極電阻不可調(diào)。這使得柵極充電和放電的電流為固定值，這會(huì)影響（固定）功率器件的開關(guān)速度，并限制解決電磁干擾 (EMI) 和其他柵極驅(qū)動(dòng)問題的能力。
　　EZDrive 解決方案已在不同電路中得到驗(yàn)證
　　為了驗(yàn)證 EZDrive 的性能，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)半橋 GaN 子卡，并在其上安裝了 EZDrive 外部組件。該電路應(yīng)用于 LLC 級(jí)，用子卡替換了 Si MOSFET：Vcc=12 V、Vin = 400 V、Vout = 12 V，LLC 控制器為 NCP13992。驅(qū)動(dòng)電壓為 6.5 V/-5.8 V。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在所有工作條件下，驅(qū)動(dòng)電壓或 VDS 均未發(fā)生過沖/下沖。此外，工作溫度相當(dāng)?shù)?，最高溫度低?44°C（遠(yuǎn)低于安全最高工作溫度）。
　　EZDrive 解決方案也已應(yīng)用于 PFC 級(jí)。為此，使用了帶有二極管、GaN 晶體管、EZDrive 電路和電流感應(yīng)電阻器的子卡。經(jīng)過努力，我們制定了減少走線電感和互感的布局建議。
　　更加簡單
　　為了使使用 GaN 功率晶體管進(jìn)行設(shè)計(jì)更加容易，我們提供了帶有 EZDrive 電路的評(píng)估套件。如圖 4 所示，借助 EZDrive 電路，GS-065 低電流 3.5 A、8 A 和 11 A 評(píng)估套件提供了一種低成本、易于實(shí)施的解決方案，該解決方案具有更大的設(shè)計(jì)靈活性并減少了系統(tǒng)組件的數(shù)量。除了評(píng)估套件之外，GaN Systems 及其生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴提供的參考設(shè)計(jì)和電路仿真工具使設(shè)計(jì)工程師能夠利用 GaN 功率晶體管的優(yōu)勢（高效率、低尺寸、重量和總系統(tǒng)成本），從而縮短上市時(shí)間。