干货分享 | 用GaN晶体管取代MOSFET，从而消除EMC
工程开发团队叫停已进入生产阶段的设计并不罕见。本例中的产品是一个 3-kW 标准升压模式的 PFC 电源，这个产品需要返工，以使其符合更严格的EMI法规。
这个生产商决定请 Buro Springett 的专业 EMI 应用顾问工程师 Nigel Springett 来帮助他们。Nigel 的职责是想办法减少电磁干扰，以便将电源产品推广到具有更严格 EMI 要求的市场中。最近，我们有机会采访 Nigel，了解到他如何解决该工程难题、测试结果和修改建议。
Nigel Springett
Buro Springett 首席技术官
首先，在进行 EMI 测量前, 需要在电源输入端串入 LISN (Line Impedance Stabilization Network) 。LISN 滤波器输出，滤除噪声的低频分量，留下高频部分进行量测。
在 PFC 电路中, 进行差模噪声测量，特别关注开关管 650V SJ MOSFET 周围。结果显示，噪声与 MOSFET 动作同步，将 MOSFET 的漏极和接地的散热片断开, 证实其大部分为共模干扰。原因就是 TO-247 MOSFET 的漏极与接地散热片之间，其等校电容约为 120 pF。当 MOSFET 动作时, 切换速度以 20 V/ns 计, 通过这个寄生电容经散热片注入地回路的电流约为 400 mA。
发现噪声来源后，Nigel 考虑了几个用来降低噪声的方法。其中包括使用较厚的绝缘垫片来降低寄生电容，或采用 2 级输入滤波器来增加衰减率。这两个方法都会增加成本，如果使用较厚的绝缘垫片，还会降低热传导性能。
Nigel 考虑的另一个方法是找到中间电极为源极的 TO-247 MOSFET。在 MOSFET 切换动作时, 漏极相对于源极, 其电位不变动, 所以完全消除寄生电容的电流。
与 Nexperia（安世半导体）技术支持团队就替换功率晶体管进行讨论后，Nigel 对 GaN 功率晶体管 GaN-063-650W 相当感兴趣。GaN-063-650W 引脚 (G-S-D) 的漏极和源极，和传统 TO-247 MOSFET 引脚 (G-D-S) 配置不同，进行评估测试时，需要特别注意。
在线路参数不变的条件下, 对比EMI测试结果，MOSFET vs GaN，参见图1。
图1：EMI测量比较——GaN与MOSFET（来源：Buro Springett）