Wide-bandgap (WBG) devices are considered to be a better alternative to silicon switches to realize high-efficiency and high-power-density power electronics converters, such as electric vehicle (EV) onboard chargers. The two major challenges of GaN devices are their relatively high cost (~5 times compared to Si) and much smaller footprint than Si, which though is preferred in the high-power-density application is preferred but brings thermal challenges. Much like SiC is paralleled with Si, and GaN could be paralleled with Si to resolve these challenges. In this article, gallium nitride (GaN) high-electron-mobility transistors (HEMTs) are paralleled to various Si MOSFETs. Two different triggering approaches are considered: one adds a time delay between gate signals and the other uses a pulse triggering technique. Both methods ensure that the GaN endures the switching loss, while the Si switches conduct the majority of the current, thereby maximizing the advantages of both types of switches. To follow is a comprehensive study of the critical transient processes, such as the gate cross talking between Si and GaN, current commutation in the dead band, voltage spikes during the turn-off caused by parasitics, the thermal performance, and the cost analysis. Demonstrated success testing this approach at 400 V/80 A provides evidence that this is a possible approach in the onboard EV battery charger applications. The success of testing under 400 V/80 A makes it possible to an onboard EV battery charger.

中文翻译：

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将 GaN+Si 混合开关模块应用于零电压开关电动汽车车载充电器时的瞬态分析

宽带隙 (WBG) 器件被认为是硅开关的更好替代品，以实现高效和高功率密度的电力电子转换器，例如电动汽车 (EV) 车载充电器。GaN 器件的两个主要挑战是它们相对较高的成本（与 Si 相比约 5 倍）和比 Si 小得多的占位面积，虽然在高功率密度应用中是首选，但也带来了热挑战。就像 SiC 与 Si 并列一样，GaN 可以与 Si 并列以解决这些挑战。在本文中，氮化镓 (GaN) 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 与各种 Si MOSFET 并联。考虑了两种不同的触发方法：一种在门信号之间添加时间延迟，另一种使用脉冲触发技术。这两种方法都确保 GaN 承受开关损耗，而 Si 开关传导大部分电流，从而最大限度地发挥两种类型开关的优势。接下来是对关键瞬态过程的全面研究，例如 Si 和 GaN 之间的栅极串扰、死区中的电流换向、寄生引起的关断期间的电压尖峰、热性能和成本分析。在 400 V/80 A 下测试此方法的成功证明证明这是车载 EV 电池充电器应用中的一种可能方法。在 400 V/80 A 下测试的成功使车载 EV 电池充电器成为可能。接下来是对关键瞬态过程的全面研究，例如 Si 和 GaN 之间的栅极串扰、死区中的电流换向、寄生引起的关断期间的电压尖峰、热性能和成本分析。在 400 V/80 A 下测试此方法的成功证明证明这是车载 EV 电池充电器应用中的一种可能方法。在 400 V/80 A 下测试的成功使车载 EV 电池充电器成为可能。接下来是对关键瞬态过程的全面研究，例如 Si 和 GaN 之间的栅极串扰、死区中的电流换向、寄生引起的关断期间的电压尖峰、热性能和成本分析。在 400 V/80 A 下测试此方法的成功证明证明这是车载 EV 电池充电器应用中的一种可能方法。在 400 V/80 A 下测试的成功使车载 EV 电池充电器成为可能。在 400 V/80 A 下测试此方法的成功证明证明这是车载 EV 电池充电器应用中的一种可能方法。在 400 V/80 A 下测试的成功使车载 EV 电池充电器成为可能。在 400 V/80 A 下测试此方法的成功证明证明这是车载 EV 电池充电器应用中的一种可能方法。在 400 V/80 A 下测试的成功使车载 EV 电池充电器成为可能。