【应用】国产GaN MOSFET INN650D150A助力家用手持射频美容仪推挽电路设计，实现5M射频输出

时间： 2022-12-21 来源：世强

美好的事物总是令人向往的，爱美之心，人皆有之，喜欢好看，不仅仅是人类的专属，更是生物的本能。随着人们生活水平的提高，人们不在满足于三餐温饱，对美的追求体现在生活的方方面面。

射频从21世纪初就开始应用于面部年轻化领域，于2000年11月，获美国FDA批准单级射频可用于去皱纹的治疗，从此射频就开始在美容行业的应用。美容院中热门的热玛吉就是基于射频技术的，但是去一趟美容院不止费钱还费时间、费精力，所以家用射频美容仪诞生了。

某个客户要设计一款家用手持射频美容仪，想通过改变推挽电路的设计来提高工作功率，预期最高能达到15W，正常工作时为5W左右。推挽电路就是两个不同极性晶体管间连接的输出电路，推挽电路采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推挽电路的经典拓扑结构如图一所示。

图一：推挽电路经典拓扑结构

传统的射频美容仪大多使用Si MOSFET来设计推挽电路，这样设计的话成本固然会有所降低，但是这样设计的产品最高只能达到2M左右的射频输出。本文介绍的新方案是利用英诺赛科的INN650D150A GaN MOSFET替代传统的Si MOSFET搭建推挽电路，实现超高效率的功率输出，实现5M以上的射频输出。图二为新型射频美容仪的设计框图。

图二：新型射频美容仪框图

由于美容仪的工作频率一般在6M以下，没有合适的滤波器模块，一般用的是自己搭建的RL滤波电路。美容仪裸露在外面的是电极的负极，面积比较大，为了防止电极空载，搭建了一个电极负极电阻检测的电路，检测电路是否导通。美容仪的负极上的电压比较大，超过100v，由于趋肤效应，在射频交流电路中，恒定的电流是均匀分布的，所以在皮肤上的电流并不是很大，主要是通过射频产生的热量将胶原蛋白变性，然后通过人体代谢将这些变性的胶原蛋白排出皮肤表面，起到紧致皮肤和修复伤疤等功能，对大分子脂肪不起作用。

INN650D150A GaN MOSFET相较于传统Si MOSFET的优势：

（1）由于没有PN结，不存在体二极管，所以不会有反向恢复的问题。

（2）DS之间的导通是通过中间的电子层，所以可以双向导通，即常开。

（3）当需要关断时，G极加负压，实际当中不需要。

（4）导通电阻非常小，最低可达115mΩ。

（5）耐高压，最高瞬态耐压值可达750V。

（6）拥有负压保护电路，可有效避免负压过高损坏电路。

（7）RoHS，无铅，符合REACH标准。

（8）超高开关频率。

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