研究目的
提出一种提取高密度氮化镓基功率级热等效电路的方法，并验证在48至12伏氮化镓基降压转换器中添加散热器的影响。
研究成果
所提出的热解决方案（包含散热器、导热界面垫、液态间隙填充物和尼龙垫片）使电流承载能力提升了60%以上，让3.7平方厘米的功率级实现了高达200瓦的输出功率。该方法可应用于温度传感可能不准确或不切实际的超高密度设计中。
研究不足
该方法需要精确测量导通电阻Rds,on，在高密度设计中可能受限于温度测量的准确性。热模型的精度取决于每个场效应管（FET）的Rds,on与结温Tj关系的校准。
1：实验设计与方法选择：
该方法采用48V至12V基于氮化镓的同步降压转换器作为测试平台，通过测量半桥中两个FET的导通电阻Rds,on来计算结温。电流源在各器件和输出滤波电感器中产生功率损耗。独立控制两个栅极电压可实现两个FET之间功率损耗的对称或非对称分配。
2：样品选择与数据来源：
测试平台由两个EPC2045 eGaN FET、栅极驱动IC、输出滤波电感器及其他所需无源元件组成。
3：实验设备与材料清单：
设备包括精密电压表、电流源和红外热像仪。材料包括裸露PCB板、散热器、间隙垫片、间隙填充物和塑料垫片。
4：实验步骤与操作流程：
测试包括在对称和非对称功率损耗分配下测量两个FET的Rds,on，并表征其与滤波电感器的热相互作用。热设计在三种气流条件下进行测试。
5：数据分析方法：
根据这些组件耗散的功率损耗，从测试结果计算热阻，以建立两个FET和电感器的温度模型。
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EPC2045 eGaN FETs
EPC2045
Efficient Power Conversion Corporation
Used as the primary switching devices in the synchronous buck converter test platform.
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UPI uP1966A gate driver
uP1966A
UPI
Drives the GaN FETs in the test platform.
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IHLP-5050-EZ output filter inductor
IHLP-5050-EZ
Vishay
Used as the output filter inductor in the test platform.
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GF4000 liquid gap filler
GF4000
Bergquist
Used as a thermal interface material to improve thermal coupling between components.
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TGX thermal interface pad
TGX
t-Global
Used as a thermal interface material to provide a low-resistance thermal path from the top of the FETs to the heatsink.
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3082 heatsink
3082
Adafruit
Used to dissipate heat from the power stage.
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