JSSC 2021第4期Power Management180nm HV BCD

An Automotive-Use Battery-to-Load GaN-Based Switching Power Converter With Anti-

提出一种基于GaN的汽车电源转换器，采用抗混叠多速率扩频调制技术和自适应零电压开关技术，提升EMI抑制和效率。

5-24V输入，1V输出，1.2W功率，峰值效率90.2%

汽车电子GaN功率转换器EMI抑制零电压开关扩频调制

▸创新点1：抗混叠多速率扩频调制技术（MR-SSM），通过多速率调制扩展EMI频谱范围，有效降低峰值EMI，相比固定速率扩频调制（FR-SSM）进一步减少29%的峰值EMI，显著提升电磁兼容性。

▸创新点2：自适应零电压开关技术（ZVS），在开关频率连续变化的情况下，通过自适应控制实现零电压开关，显著降低开关损耗，提升转换效率，峰值效率达到90.2%。

▸创新点3：弹性死区时间控制，动态调整死区时间以适应开关频率的变化，确保在不同工作条件下实现零电压开关，进一步提高系统可靠性和效率。

▸创新点4：基于180-nm HV BCD工艺的单芯片集成设计，芯片面积仅为0.87 mm²，支持5至24V的汽车电池电压输入，输出1V电压并提供1.2W功率，满足高功率密度和高可靠性的汽车电子需求。

Abstract

In modern automotive electronics, there are upris- ing demands on enhanced power density and reliability for power delivery systems. To achieve high power density, single- stage gallium–nitride (GaN)-based power converters at high switching frequencies ( f SW ) are highly desirable but face formi- dable reliability challenges in the aspects of electromagnetic interference (EMI) suppression and consequential output voltage V O regulation. To address these challenges, this article presents a GaN-b