最新的納微GaNFast? 電源集成電路NV6123/25/27，集成在6mmx8mm 的QFN封裝內(nèi)。這個封裝增加了一個大的冷卻片，用于降低封裝的熱阻和提高散熱性能。

這種封裝使高密度電源的設(shè)計更加可靠，特別是對于沒有氣流的全封閉充電器和適配器應(yīng)用中。能夠充分利用這些熱效益，就必須在PCB布局、熱接口和散熱，全部設(shè)計妥當(dāng)。正確的熱管理可以最大限度地提高使用GaN功率電路時的效率和功率密度。本文介紹PCB布局指南和示例，以幫助設(shè)計師設(shè)計；提供NV612X（3/5/7）的封裝圖，供工程師朋友設(shè)計電源layout 使用。

普遍的NV6113/15/17 GaN功率器件(QFN 5x6mm )設(shè)計在各種高密度PD電源。對于具有更具挑戰(zhàn)性的熱環(huán)境的設(shè)計，這個更大的QFN 6x8mm GaN功率器件產(chǎn)品能更有效地去除熱量。新的6x8 mm QFN封裝的集成電路引腳包括（見圖1）漏極（D）、源極（S）、控制管腳和一個大的冷卻片（CP）。

圖1 帶有CP的NV6125 GaN 功率IC

控制管腳柵極驅(qū)動和GaN功率FET的開/關(guān)控制，并且外部功率轉(zhuǎn)換電路的大部分開關(guān)電流從漏極流過GaN功率FET，并流向源管腳。一小部分開關(guān)電流確實流過芯片的硅襯底，并通過襯底流出。在封裝內(nèi)部，集成電路直接安裝在冷卻片上。圖2所示。

圖2NV6125工作原理電流示意圖? ???圖3 帶CP的NV6125 PCB示意圖

因此，GaN功率管的功率損耗產(chǎn)生的熱量必須通過冷卻片（CP）、焊料和PCB排出。圖3所示。盡可能多地使用銅來連接封裝焊接層增加散熱面積是有幫助的。使用熱通孔將熱量傳遞到PCB的另一側(cè)或具有大銅平面的內(nèi)層，然后在那里進(jìn)行擴(kuò)散和冷卻。冷卻片連接到芯片基板，芯片基板可以相對于源極電平浮動+/-10V。

對于使用電流檢測電阻的應(yīng)用（CS采樣），冷卻片可以連接（圖4）到源極引腳（在電流檢測電阻RCS的頂部），或者連接到PGND以獲得額外的PCB散熱面積。

圖4 帶有冷卻片的簡化示意圖（連接到源極和連接到PGND）

PCB指南（不帶CS檢測電阻）在設(shè)計氮化鎵GaN功率電路的PCB版圖時，為了達(dá)到可接受的器件溫度，必須遵循幾個準(zhǔn)則。必須使用熱通孔將熱量從頂層IC焊盤傳導(dǎo)到底層，并使用大面積銅進(jìn)行PCB散熱。

以下布局步驟和說明了最佳實踐布局，以實現(xiàn)最佳的IC熱性能。

1）將GaNIC 6x8 mm QFN封裝在PCB頂層。

2） 將控制所需的附加SMD部件放置在頂層（CVCC、CVDD、RDD、DZ）。將SMD部件盡可能靠近IC引腳！

3） 布置SMD部件、控制的走線連接全部墊在頂層。

4） 在冷卻片和側(cè)面的頂層放置大型銅區(qū)域。

5） 在冷卻片內(nèi)部和側(cè)面放置熱通孔。

6）在所有其他層（底部、mid1、mid2等）上放置較大的銅區(qū)域

PCB指南（帶CS檢測電阻）

當(dāng)使用放置在電源和PGND之間的電流檢測電阻Rcs時，浮動冷卻片允許PCB銅區(qū)延伸穿過電流檢測電阻Rcs并直接連接到PGND。當(dāng)設(shè)計帶有CS檢測電阻的PCB時，應(yīng)遵循以下步驟：

1） 將GaN IC 6x8 mm PQFN封裝在PCB頂層。

2） 將控制所需的附加SMD部件放置在頂層（CVCC、CVDD、RDD、DZ）。將SMD部件盡可能靠近IC引腳！

3） 在頂層布置SMD組件、控制管腳和源極管腳的連接。

4） 在冷卻片和側(cè)邊的頂層放置大型銅區(qū)域。

5） 在冷卻片內(nèi)部和側(cè)邊放置熱通孔。

6） 在所有其他層（底部、mid1、mid2等）上放置較大的銅區(qū)域。

7）用通孔將冷卻片銅區(qū)電位連接到PGND。

NV6125與NV6115熱比較，在65w高頻準(zhǔn)諧振反激演示板上測試和比較了NV6125（6x8mm）和NV6115（5x6mm）的熱性能。

兩個部分在相似的交流輸入、直流輸出和效率條件下進(jìn)行了測試。通過遵循推薦的PCB布局指南，對兩個GaN 功率IC的PCB布局進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，在低壓AC 90V輸入和滿負(fù)荷條件下，NV6125在其外殼溫度降低9.4攝氏度。

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