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无桥P F C电路说明文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-氮化镓 (GaN)技术由于其出色的开关特性和不断提升的品质，近期逐渐得到了电力转换应用的青睐。
具有低寄生电容和零反向恢复的安全GaN可实现更高的开关频率和效率，从而为全新应用和拓扑选项打开了大门。
连续传导模式 (CCM)图腾柱PFC就是一个得益于GaN优点的拓扑。
与通常使用的双升压无桥PFC拓扑相比，CCM图腾柱无桥PFC能够使半导体开关和升压电感器的数量减半，同时又能将峰值效率推升到95%以上。
本文分析了AC交叉区域内出现电流尖峰的根本原因，并给出了相应的解决方案。
一个750W图腾柱PFC原型机被构造成具有集成栅极驱动器的安全GaN，并且展示出性能方面的提升。
关键字—GaN；PFC；图腾柱；数字控制I.?简介当按下智能手机上的一个按钮时，这个手机会触发一个巨大的通信网络，并且连接到数千英里之外的数据中心。
承载通信数据时的功耗是不可见的，而又大大超过了人们的想象。
世界信息通信技术 (ICT) 生态系统的总体功耗正在接近全球发电量的10% [1]。
单单一个数据中心，比如说位于北卡罗来纳州的脸谱公司的数据中心，耗电量即达到40MW。
另外还有两个位于美国内华达州和中国重庆的200MW数据中心正在建设当中。
随着数据存储和通信网络的快速增长，持续运行电力系统的效率变得越来越重要。
现在比以前任何时候都需要对效率进行空前的改进与提升。
几乎所有ICT生态系统的能耗都转换自AC。
AC输入首先被整流，然后被升压至一个预稳压电平。
下游的DC/DC转换器将电压转换为一个隔离式48V或24V电压，作为电信无线系统的电源，以及存储器和处理器的内核电压。
随着MOSFET技术的兴起和发展，电力转换效率在过去三十年间得到大幅提升。
自2007年生效以来，Energy Star（能源之星）80 PLUS效率评价技术规范 [2] 将针对AC/DC整流器的效率等级从黄金级增加到更高的白金级，并且不断提高到钛金级。
(PFC)电路成为人们注意的焦点。
设计人员去掉了转换器输入端的常规桥式整流电路,可以减少开关损耗,进一步提高效率。
在这样的电路中,不存在由于导通损耗而降低效率的问题,且设计比较简单,需要的元件数量较少。
1没有使用桥式整流电路的电路2 OCC PFC控制电路3 常规电路和无桥式整流的电路的效率PFC电路有一些难点。
如图所示,电路的输入端没有二极管组成的桥式整流电路,而是在交流输入边有个升压电感器。
在这个电路中,输出和输入并无直接的连接,于是就存在输入电压的感测、电流的感测和电磁干扰噪音等问题。
特别是,由于升压电感器放在交流输入这边,因此很难感测作为输入的电网交流电压和电感器上的电流。
1所示的没有使用桥式电路的整流器的工作原理。
升压电感器分成两半,形成升压电路。
输出电路由个晶体管和个二极管组成。
在交流电网电压的每一个半周中,其中一个起有源开关的作用,而另一个就起二极管的简单作用。
在这对晶体管中,处于工作状态的那个晶体管,与一个二极管和输入电感器一起,组成升压转换器。
输入电流由升压转换器来控制,随着输入电压而变化。
(OCC)方法PFC电路,最常用的是平均电流控制和峰值电流控制,它们都是使用模拟乘法器的技术。
最近,设计人员开始探讨其他的技术,其中包括单周控制的方法,如图所示。
OCC控制方法就很有优势。
使用输出电压和电感器中的电流峰值来计算前后衔接的每个周期的占空比,所以,在使用方法时,需要的所有信息是从直流母线电压和电流那里得到的,不需要感测交流电网的电压,从而最大限度地提高了功率因数。
而且,占空比控制着升压电路输入和输出之间的关系,电感器中的电流峰值可以自动地跟随输入电压的波形,这样就实现了功率因数校正的功能。
由于所有必要的信息都是从电感器中的电流峰值和电压输出那里得到的,因此不需要感测输入电压。
(EMI)的特性一般与功率级的结构有关。
对于常规的,输出的地总是通过桥式整流器与输入电网相连,引起共模噪音的唯一寄生电容是晶体管的漏极与地之间的寄生电容。
氮化镓 (GaN)技术由于其出色的开关特性和不断提升的品质，近期逐渐得到了电力转换应用的青睐。
具有低寄生电容和零反向恢复的安全GaN可实现更高的开关频率和效率，从而为全新应用和拓扑选项打开了大门。
连续传导模式 (CCM)图腾柱PFC就是一个得益于GaN优点的拓扑。
与通常使用的双升压无桥PFC拓扑相比，CCM图腾柱无桥PFC能够使半导体开关和升压电感器的数量减半，同时又能将峰值效率推升到95%以上。
本文分析了AC 交叉区域内出现电流尖峰的根本原因，并给出了相应的解决方案。
一个750W图腾柱PFC原型机被构造成具有集成栅极驱动器的安全GaN，并且展示出性能方面的提升。
关键字—GaN；PFC；图腾柱；数字控制I. 简介当按下智能手机上的一个按钮时，这个手机会触发一个巨大的通信网络，并且连接到数千英里之外的数据中心。
承载通信数据时的功耗是不可见的，而又大大超过了人们的想象。
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单单一个数据中心，比如说位于北卡罗来纳州的脸谱公司的数据中心，耗电量即达到40MW。
另外还有两个位于美国内华达州和中国重庆的200MW数据中心正在建设当中。
随着数据存储和通信网络的快速增长，持续运行电力系统的效率变得越来越重要。
现在比以前任何时候都需要对效率进行空前的改进与提升。
几乎所有ICT生态系统的能耗都转换自AC。
AC输入首先被整流，然后被升压至一个预稳压电平。
下游的DC/DC 转换器将电压转换为一个隔离式48V或24V电压，作为电信无线系统的电源，以及存储器和处理器的内核电压。
随着MOSFET技术的兴起和发展，电力转换效率在过去三十年间得到大幅提升。
自2007年生效以来，Energy Star（能源之星）80 PLUS效率评价技术规范 [2] 将针对AC/DC整流器的效率等级从黄金级增加到更高的白金级，并且不断提高到钛金级。
然而，由于MOSFET的性能限制，以及与钛金级效率要求有关的重大设计挑战，效率的改进与提升正在变慢。
无桥PFC电路原理及应用实例PFC + LLC 原理图 效率99.4% Totem-pole PFC, bridgeless PFC Totem pole PFC, Totem pole boostTPH3006PS TPH3206PS TPH3002PS TPH3202PS TPH3205WS TPH3206LD TPH3202LD产品的应用：氮化镓的无桥PFC /Totem Pole PFC用FET代替整流桥同时实现高效PFC功能• • 传统用的无桥需要2MOSFET，2电感，2碳 化硅二极管（D1,D2)才能实现高效率 采用氮化镓的图腾无桥PFC只要一个电 感，2个氮化镓MOS,另D1,D2可以用二极 管也可以从等同内阻的硅MOSFET以实现 更高效率 就现阶段氮化镓无桥的方案已比传统的 低了（传统的会用上两个高碳货硅二极 管及多用一个电感） 同时因氮化镓适合高频。
采用氮化镓高 频化的无桥PFC后，体积大大变小，综合 成本更有优势/效率依然很高传统Dual‐boost无桥PFCPFC••氮化镓的图腾无桥 PFC此设计是利用氮化镓体内二 极管超低的反向恢复特性来 实现高效低成本。
产品的应用：氮化镓的无桥PFC图腾PFC是一种最高效的无桥PFC，周边器件少。
将高频开关的Q1,Q2换成氮化镓FET以实现高效的 CCM操作 1000W的氮化镓无桥PFC 效率达99.2%以 上230V:400V boost Totem pole Totem pole with EMI filter and current sense50kHz 100kHz 150kHz 200kHz 250kHz99.16% 99.03%99.1% 98.97% 98.84% 98.7% 98.57%98.9% 98.77% 98.64% 98.5% 98.37%频率越高体积越小采用氮化镓实现全电源97.5%效率（AC‐DC 1000W)将Transphorm公司的无 桥PFC板及LLC的演示板 整合起来就得到97.5%以 上效率的电源Eff. (%)POUT (W) 采用氮公镓方案的1000W 无桥 PFC电源的效率 99.2%采用氮化镓的LLC电源效率 1000W 98.8%2.4kW Totem Pole PFC using Tranphorm’s TPH3205WS(63mΩ) in TO247Cost-effective 5mΩ resistor for current sensing and control 100KHz switching frequency, with peak eff of 98.8% at high line inputEfficiency at low‐line input99.5 99 98.5 98Efficiency(%)eff PlossEfficiency at high‐line input200 180 160 140Efficiency(%)99.5 99 98.5 98 97.5 97 96.5 96 95.5 95 94.5 0 500 1000 1500 Output Power (W) 2000Ploss200 180 160 140effLoss(W)97 96.5 96 95.5 95 94.5 0 200100 80 60 40 20 0 400 600 800 1000 1200 1400 Output Power (W)100 80 60 40 20 0 2500Loss(W)97.5120120Preliminary EMI results (low line, 600W)Still working on EMI improvement on HF range。
PFC技术整理文档原文来自《郝铭-高端电视维修培训专家》一、PFC是什么？现在进行液晶电视机和等离子电视机电路分析时、故障维修时，都经常的提到“PFC电路”一词，这在早期的电视机中是没有的，早期维修电视机的师傅从来没有接触过的，但是PFC电路是目前液晶电视机和等离子电视机中不可缺少的电路。
那么PFC到底是什么？是一项新技术？还是新电路？先简单说说PFC的定义：PFC是英文的缩语；全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”；功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。
例如一台电源变压器的耗电量（输入功率）是100W，输出功率有90W,那么这台变压器的功率因数就是90W÷100W=0.9。
一个电熨斗的耗电量是300W,使用时产生的热量也为300W，那么这只电熨斗的功率因数就是300W÷300W=1基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。
功率因数最大为1，不可能超过1。
这个衡量电力有效利用程度的指标，对于我们电视机的生产厂乃至电视机用户；有用吗？有必要吗？既然没有必要，电视机用户一般也没有计较过一台电视机是否充分的利用了所消耗的电量，那么电视机内部设置此电路增加了生产成本；其目的是为什么？要回答以上的问题，我们先来了解一下什么是功率因数，什么原因造成功率因数低？为什么有的电器功率因数低，有的电器功率因素就不低？有什么方法来提高（校正）功率因数，怎么知道功率因素是否达到最高（1）。
电视机的功率因数校正电路（PFC电路）是怎么回事？电视机的功率因数电路是要解决什么问题？要把这一系列的问题搞清楚才能有一个明确的认识。
要弄清楚什么是功率因素校正就必须弄清楚几个概念，这就是：有功功率、无功功率、视在功率（总功率）、功率因数；1 有功功率：任何电器设备工作时都要消耗电能并输出能量，例如我们的电饭锅、电熨斗、取暖的电热汀等，它们把消耗的电能转化成为热能，这些转化为热能的电功率都等于是做功了，就称为有功功率。
PFC工作原理和控制方法2010-12-15 14:46 分类：电源知识PFC不是一个新概念了，在UPS电源要运用地较多，而PC电源上很少见到PFC电路。
PFC在PC电源上的兴起，主要是源于CCC认证,所有需要通过CCC认证的电脑电源，都必须增加PFC电路。
PFC就是“功功率因数校正”的意思，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。
功率因数越高，说明电能的利用效率越高。
PC电源采用传统的桥式整流、电容滤波电路会使AC输入电流产生严重的波形畸变，向电网注入大量的高次谐波，因此网侧的功率因数不高，仅有0.6左右，并对电网和其它电气设备造成严重谐波污染与干扰。
早在80年代初，人们已对这类装置产生的高次谐波电流所造成的危害引起了关注。
1982年，国际电工委员会制订了IEC55－2限制高次谐波的规范（后来的修订规范是IEC1000－3－2），促使众多的电力电子技术工作者开始了对谐波滤波和功率因数校正（PFC）技术的研究。
电子电源产品中引入PFC电路，就可以大大提高对电能的利用效率。
PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC），一种是有源PFC（也称主动式PFC）。
无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7~0.8；有源PFC由电感电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因数，但成本要高出无源PFC一些。
有源PFC电路中往往采用高集成度的IC，采用有源PFC电路的PC电源，至少具有以下特点：1）输入电压可以从90V到270V；2）高于0.99的线路功率因数，并具有低损耗和高可靠等优点；3） IC的PFC还可用作辅助电源，因此在使用有源PFC电路中，往往不需要待机变压器；4）输出不随输入电压波动变化，因此可获得高度稳定的输出电压；5）有源PFC输出DC电压纹波很小，且呈100Hz/120Hz（工频2倍）的正弦波，因此采用有源PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容。
无桥pfc电路工作原理详解
嘿！今天咱们来好好聊聊无桥PFC 电路工作原理这个超级重要的话题呀！
哎呀呀，你知道吗？无桥PFC 电路在电力电子领域那可是有着相当关键的地位呢！它能大大提高电能的利用效率，让咱们的电器设备运行得更稳定、更节能！
那这无桥PFC 电路到底是怎么工作的呢？哇！其实呀，它通过一系列巧妙的电子元件组合和控制策略来实现功率因数校正的哟！
在传统的PFC 电路中，存在着一些能量损耗的问题，而无桥PFC 电路可就厉害了呀！它巧妙地减少了导通路径上的二极管数量，从而降低了导通损耗呢！
比如说，在正半周时，电流会按照特定的路径流动，嘿，这时候一些关键的元件就开始发挥作用啦！而到了负半周，又会有不同的元件参与进来，共同保证电路的高效运行呀！
你可能会问，那它具体是怎么控制电流和电压的呢？哎呀呀，这就涉及到复杂的控制算法和反馈机制啦！通过对输入电流和电压的实时监测，然后快速调整电路中的开关状态，从而达到理想的功率因数校正效果呢！
无桥PFC 电路的优点可不止降低损耗这么简单哟！它还能减少电磁干扰，提高整个系统的可靠性哇！
总之呢，无桥PFC 电路工作原理真的是超级复杂又超级厉害呀！它的出现为电力电子技术的发展带来了巨大的推动作用呢！怎么样，
是不是对它有了更深的了解啦？。
液晶电源板PFC电路讲解花了一个小时写的没什么事给大家交流一下液晶电视PFC电路工作原理讲的不好的地方还请指教：交流220V经桥式整洁电路整流后，经L3滤波、抑制干扰后，送到储能电感T1，由MOS管Q1进行高平震荡，并由D2进行整流，C8进行滤波，得到一个400V（300和PFC的叠加值，也就是提取的300的高次谐波形成以个400V左右电压）U1（STR-E1555）的3脚输出PFC校正的开关信号。
由Q2、Q3交替导通放大后（应为用的1个NPN 和1个PNP )，去推动Q1(N沟道场效应来为T1提供开关震荡）使Q1工作在开关状态。
PFC（400V的稳压过程）：因本电源的工作范围宽，市电在220V左右此电源都能正常工作也就表示当输入市电的电压在不稳定的情况下PFC的400V电压将维持不变。
它的稳压过程是当PFC的400V电压下降时，由R20、R21、R22、R23上分到的电压也将下降，（正常为4V）此电压送到U1的第6脚。
在U1内部进行比较，它输入U1的6脚电压下降时，内部稳压电路起控，使U1的第3脚输出的震荡次数曾搞（说的通俗点就是导通时间变长，有利于大家理解）提高T1储能电压。
从而输出的电压上长。
以达到稳压的目的。
当PFC的400V电压上升，与此工作过程相反。
一下讲的图纸上看不，图纸太大截不下来了PFC过压保护：当PFC输出的400V电压超出本机限定值时，由R25、R26、R27、R46、R28组成的分压电路，在R28上的电压也将上升，当此电压上升超过2.5V时，电压比较器U2将输出低电平，导致Q6导通，导致U1的第10脚为高电平，当10脚为高电平时，U1将进入保护状态，无pwm调制信号输出，导致本电源无输出。
故当本电源不工作时，U1 的第10脚也是一个关键测试点。
1：更具以上讲解可以得出，PFC电路实际也是一套为后级功率提升的作用，这也是现在的液晶电视和以前的CRT电视不同的地方。
2：告诉大家一个，判断后级无输出，到底是PFC电路造成的还是，后级驱动电路造成的，当我们与到一块电源板有待机电压，没24V输出时我们可以让电源板单独工作，也就STB+高电平，这时候我们来测试PFC电压有没有达到400V左右，如果有标明PFC电路正常，问题出在后级驱动部分，就先说到这里，终于写完了希望对大家有所帮助。
氮化镓 (GaN)技术由于其出色的开关特性和不断提升的品质，近期逐渐得到了电力转换应用的青睐。
具有低寄生电容和零反向恢复的安全GaN可实现更高的开关频率和效率，从而为全新应用和拓扑选项打开了大门。
连续传导模式 (CCM)图腾柱PFC就是一个得益于GaN优点的拓扑。
与通常使用的双升压无桥PFC拓扑相比，CCM图腾柱无桥PFC能够使半导体开关和升压电感器的数量减半，同时又能将峰值效率推升到95%以上。
本文分析了AC 交叉区域内出现电流尖峰的根本原因，并给出了相应的解决方案。
一个750W图腾柱PFC原型机被构造成具有集成栅极驱动器的安全GaN，并且展示出性能方面的提升。
关键字—GaN；PFC；图腾柱；数字控制I. 简介当按下智能手机上的一个按钮时，这个手机会触发一个巨大的通信网络，并且连接到数千英里之外的数据中心。
承载通信数据时的功耗是不可见的，而又大大超过了人们的想象。
世界信息通信技术 (ICT) 生态系统的总体功耗正在接近全球发电量的10% [1]。
单单一个数据中心，比如说位于北卡罗来纳州的脸谱公司的数据中心，耗电量即达到40MW。
另外还有两个位于美国内华达州和中国重庆的200MW数据中心正在建设当中。
随着数据存储和通信网络的快速增长，持续运行电力系统的效率变得越来越重要。
现在比以前任何时候都需要对效率进行空前的改进与提升。
几乎所有ICT生态系统的能耗都转换自AC。
AC输入首先被整流，然后被升压至一个预稳压电平。
下游的DC/DC 转换器将电压转换为一个隔离式48V或24V电压，作为电信无线系统的电源，以及存储器和处理器的内核电压。
随着MOSFET技术的兴起和发展，电力转换效率在过去三十年间得到大幅提升。
自2007年生效以来，Energy Star（能源之星）80 PLUS效率评价技术规范[2] 将针对AC/DC整流器的效率等级从黄金级增加到更高的白金级，并且不断提高到钛金级。
然而，由于MOSFET的性能限制，以及与钛金级效率要求有关的重大设计挑战，效率的改进与提升正在变慢。
为了达到96%的钛金级峰值效率，对于高压线路来说，功率因数校正 (PFC) 电路效率的预算效率应该达到98.5%及以上，对于低压电路，这个值应该不低于96.4%。
发展前景最好的拓扑是无桥PFC电路，它没有全波AC整流器桥，并因此降低了相关的传导损耗。
[3] 对于不同无桥PFC的性能评价进行了很好的总结。
这个性能评价的前提是，所使用的有源开关器件为MOSFET或IGBT。
大多数钛金级AC/DC整流器设计使用图6中所示的拓扑[3]，由两个电路升压组成。
每个升压电路在满功率下额定运行，不过只在一半AC线路周期内运行，而在另外周期内处于空闲状态。
这样的话，PFC转换器以材料和功率密度为代价实现了一个比较高的效率值 [4]。
通常情况下，由于MOSFET体二极管的缓慢反向恢复，一个图腾柱PFC无法在连续传导模式 (CCM) 下高效运行。
然而，它能够在电压开关为零 (ZVS) 的变换模式下实现出色的效率值。
数篇论文中已经提到，PFC效率可以达到98.5%-99%。
对于高功率应用来说，多个图腾柱升压电路可以交错在一起，以提高功率水平，并且减少输入电流纹波。
然而，这个方法的缺点就是控制复杂，并且驱动器和零电流检测电路的成本较高。
此外，因此而增加的功率组件数量会产生一个低功率密度设计。
因此，这个简单的图腾柱电路需要高效运行在CCM下，以实现高功率区域，并且在轻负载时切换至具有ZVS的TM。
通过使用这个方法，可以同时实现高效率和高功率密度。
作为一款新兴半导体开关，氮化镓 (GaN) FET正在逐渐走向成熟，并且使此类应用成为可能。
Transphorm公司已经在APEC 2013上展示了一款峰值效率达到99%的基于GaN的图腾柱CCM PFC [9]。
[10-12] 还介绍了GaN器件出色的开关特性，以及应用优势。
为了更好地理解GaN特性，并且进一步解决应用中存在的顾虑，特别是开关频率和交叉电流尖峰问题，这篇文章讨论了：II. GaN技术概述、III. 图腾柱CCM PFC控制、IV. 实验和V. 结论。
II. GaN技术概述GaN高电子迁移率晶体管 (HEMT) 首次问世是在2004年。
HEMT结构表现出非同寻常的高电子迁移率，这个值所表示的是一个AlGaN和GaN异构表面附近的二维电子气 (2DEG)。
正因如此，GaN HEMT也被称为异构FET (HFET)，或者简单地称为FET。
基本GaN晶体管结构如图1中所示[13]。
源电极和漏电极穿透AlGaN层的顶部，并且接触到下面的2DEG。
这就在源极和漏极之间形成一个低阻抗路径，而也就自然而然地形成了一个D模式器件。
通过将负电压施加到栅极上，2DEG的电子被耗尽，晶体管被关闭。
增强模式 (E-mode) GaN晶体管器件使用与D-mode GaN器件一样的基底工艺，在一个硅 (Si) 或碳化硅 (SiC) 基板顶部培养一层薄薄的氮化铝 (AlN) 绝缘层。
然后，高阻性GaN和一个氮化铝镓与GaN的异构体被先后放置在AlN上。
源电极与2DEG接触，而漏电极与GaN接触。
对于栅极的进一步处理在栅极下形成一个耗尽层。
图2中给出了这个基本结构。
要接通FET，必须在栅极上施加一个正电压。
B．GaN，SiC和Si的物理属性比较一个半导体材料的物理属性决定了终端器件的最终性能。
表1中显示的是影响器件性能的主要属性。
E G是带隙能量。
E G>1.4的半导体通常被称为宽带隙材料。
E G更大的材料将需要更多的能量来将电子从其键位上断开，以穿越带隙。
它具有更低的泄露电流和更高的温度稳定性。
E BR是临界区域击穿电压，这个电压会直接影响到电离和雪崩击穿电压电平。
V S是饱和速率。
峰值电子漂移速率决定了开关频率限值。
µ是电子迁移率，它与接通电阻成反比。
接通电阻与这个参数之间的关系为 [19]：与一个Si器件相比，如图3的品质因数中所示，碳化硅的接通电阻减少了大约500倍，而对于一个指定尺寸的半导体来说，GaN的这些值甚至更高。
图3—硅、碳化硅和氮化镓理论接通电阻与阻断电压能力之间的关系 [16]。
过去三十年间，硅 (Si) 在功率应用中占主导地位。
但是，随着其性能接近了理论限值，性能方面的提升也变得十分有限。
作为2个新兴半导体材料，SiC和GaN看起来似乎是针对未来高性能应用的极有发展前途的候选材料。
C．在FET模式和二极管模式中运行的GaN器件D-mode和E-mode GaN FET的输出特性如图4中所示 [13]。
很明显，D-mode器件使用起来不太方便，其原因在于，将一个功率级连接至DC输入之前，必须在功率器件上施加一个负偏置电压。
相反地，E-mode GaN FET，正如MOSFET，通常情况下是关闭的，并且对于应用来说更加友好。
然而，常开型GaN器件更加易于生产，并且性能要好很多 [20]。
对于一个指定区域或导通电阻，D-mode GaN FET的栅极电荷和输出电容比E-mode GaN FET的少一半。
而这在开关电力转换器应用中具有重大优势。
对于高压GaN器件来说，大多数供应商正在使用图5中所示的，具有共源共栅LV NMOSFET结构的D-mode GaN。
LV NMOS是一种具有低R ds-on和快速反向恢复体二极管的20V-30V硅材料N沟道MOSFET。
当把一个正电压施加到GaN共源共栅FET的漏极与源极之间时，内部MOSFET的V ds在FET关闭时开始上升，进而在GaN器件的栅极和源极上形成一个负电压，从而使GaN器件关闭。
通常情况下，MOSFET的V ds将保持几伏特的电压，这个电压足够使GaN器件保持在关闭状态。
当施加栅极电压时，MOSFET被接通，这使得MOSFET的栅极与源极短接，随后，GaN器件被接通。
在FET模式下，一个GaN共源共栅FET与具有扩展GaN电压额定值和附加GaN电阻的集成MOSFET的工作方式十分相似。
然而，GaN器件决定了输出电容值，而这个值远远小于与之相对应的MOSFET的C oss。
GaN器件本身没有体二极管，但是，当反向电流被施加到GaN共源共栅FET上时，MOSFET的体二极管首先导电，而这样实际上就把体二极管的V f施加到GaN器件的栅极上，随后GaN器件被接通。
这样的话，低压FET的体二极管运行为共源共栅开关“体二极管”。
由于LV MOSFET的正向压降和Qrr比高压MOSFET要低，所以这样做还是有其实际意义的。
出色的体二极管运行方式是GaN共源共栅FET的其中一个主要特性和优势。
由于对GaN共源共栅FET驱动的要求与对于传统MOSFET的要求是一样的，在应用采用方面，MOSFET的直接简易替换也是GaN共源共栅FET 的另外一个优势。
共源共栅方法的缺点在于，集成MOSFET必须在每个开关周期内切换。
GaN共源共栅FET继承了MOSFET开关的某些特点，其中包括大栅极电荷与反向恢复。
这些特点限制了GaN器件的性能。
D．安全GaN FET为了克服共源共栅结构的缺点，我们在这里介绍一个全新的安全GaN FET结构（如图6中所示）。
这个安全GaN FET集成了一个常开型GaN器件、一个LV MOSFET、一个启动电路和一个用于GaN器件的栅极驱动器。
MOSFET的功能与其在GaN共源共栅FET结构中的功能一样。
它确保常开型GaN器件在V cc偏置电压被施加前关闭。
在Vcc被施加，并且栅极驱动器建立一个稳定的负偏置电压后，启动逻辑电路将MOSFET打开，并在随后保持接通状态。
由于GaN器件不具有少数载子，也就不存在反向恢复，与相对应的MOSFET相比，GaN的栅极电容要少10倍，输出电容要低数倍。
安全GaN FET完全涵盖了GaN所具有的优势。
出色的开关特性确保了全新的开关转换器性能等级。
还应指出的一点是，由于安全GaN FET内没有实际存在的体二极管，当一个负电流流经GaN FET，并且在漏极和源极上产生出一个负电压时，这个GaN器件的运行方式与二极管一样。
GaN FET在Vds达到特定的阀值时开始反向传导，而这个阀值就是“体二极管”正向压降。
正向压降可以很高，达到数伏特。
有必要接通GaN FET来减少二极管模式下运行时的传导损耗。
III．图腾柱PFC CCM控制图腾柱PFC是一款不错的测试工具，可以在硬开关模式中对安全GaN FET进行评估。
图7中所示的是一个常见的图腾柱PFC电源电路。
Q3和Q4是安全GaN FET；Q1和Q2是AC整流器FET，它在AC线路频率上开关；而D1和D2是浪涌路径二极管。
当AC电压被输入，并且V ac1-V ac2处于正周期内，Q2被接通时，Q4运行为一个有源开关，而Q3运行为一个升压二极管。
