ゲートゾーベルとスナバ回路の設計

ゲートゾーベルはゲートとドレイン間のスナバ回路なので、
スナバ回路の設計をいろいろ検索してみたところ、
アプリケーションノートがたくさん見つかりました。

AN11160　Designing RC snubbers
Switcher Efficiency & Snubber Design
AN-4147　Design Guidelines for RCD Snubber of Flyback Converters
アプリケーションノート3835 CCFLプッシュ/プルスナバ回路
パワースイッチ向けの抵抗器-コンデンサ（RC）スナバ設計
高速DC/DCコンバータのスイッチノードで発生するリンギングの抑制　Part 3/4

AN11160によると、

まず共振周波数を測定し、

次に寄生容量を測定して、

寄生インダクタンスを計算します。

あとは臨界制動になるようにスナバ回路の

容量値と抵抗値を決めれば良いようです。

ゲートストッパーとトップおよびボトムのゲートゾーベルが干渉するので、

一度、ゲートストッパーとゲートゾーベルを取り除いてから、

20kHzの矩形波応答で測定を行いました。

また、容量を追加して発振周波数を測定するときは、

トップまたはボトムのMOSFETそれぞれ独立に容量を追加して測定した方が良いようです。

 

かなり試行錯誤が必要ですが、

シミュレーションで測定したところ以下の値を得ました。
共振周波数(fring0):　16.4MHz
10pF(Cadd)を追加した時の共振周波数(fring1): 14.1MHz
寄生容量(Clk):　28.5pF
寄生インダクタンス(Llk): 3.30uH

スナバ抵抗(Rs):170Ω -> 180Ω

スナバ容量(Cs):57pF -> 56pF

ゲートストッパーは68Ωでよいようです。

 

以前のルールオブサムのゲートゾーベルの値(Rs=47Ω, Cs=100pF, Fc=33.9MHz)にくらべて、

シミュレーションによる理論値(Rs=180Ω, Cs=56pF, Fc=15.8MHz)は、

カットオフ周波数(Fc)がおよそ半分になっているので、

ゲートストッパーが100Ωから68Ωで済むため、

GaN MOSFETをより高速でドライブできるようです。