STGAP2SICSAC隔離門極驅動評估板技術解析
STMicroelectronics EVSTGAP2SICSAC演示板設計用于評估STGAP2SICSAC隔離式單通道柵極驅動器，驅動電壓高達520V的半橋功率級。該演示板支持用戶通過使用采用H2PACK-7L或H2PACK-2L或HU3PAK封裝的適當器件替代電源開關來提高總線電壓。 EVSTGAP2SICSAC板實現(xiàn)負柵極驅動，板載隔離式直流-直流轉換器支持SiC MOSFET的優(yōu)化驅動電壓。該演示板非常 適合用于中等功率和大功率逆變器應用，例如配備SiC MOSFET電源開關的工業(yè)應用中的電機驅動器。
數(shù)據手冊：*附件：STMicroelectronics EVSTGAP2SICSAC演示板數(shù)據手冊.pdf
特性
- 半橋配置，高壓軌道高達520V
- SCT055H65G3AG 650V、58mΩ（典型值）和30A第3代SiC MOSFET
- 負柵極驅動
- 17V/0V、17V/-3V、19V/0V和19V/-3 V跳線選擇 驅動電壓配置
- 板載隔離式直流-直流轉換器，為高側和低側柵極驅動器供電，由VAUX=5V饋電，最大隔離為5.2kV
- 板載生成3.3V或V
AUX= 5V時提供VDD邏輯
示意圖
?STGAP2SICSAC隔離門極驅動評估板技術解析?
一、產品概述
EVSTGAP2SICSAC是意法半導體推出的半橋評估板，專為評測?STGAP2SICSAC隔離單通道門極驅動器?設計。該驅動器具備4A輸出能力與軌到軌輸出特性，適用于工業(yè)電機驅動等中高功率逆變場景，尤其適配SiC MOSFET功率開關。
二、核心特性與技術亮點
1. 評估板硬件配置
- ?功率拓撲?：半橋結構，高壓母線支持?520V?
- ?功率器件?：搭載SCT055H65G3AG第三代SiC MOSFET（650V/58mΩ/30A）
- ?供電設計?：
- 通過板載隔離DC-DC轉換器產生高低側驅動電源（輸入VAUX=5V）
- 隔離耐壓達?5.2kV?
- 邏輯電源VDD支持3.3V（板載生成）或外部5V輸入
- ?驅動電壓靈活配置?：通過跳線可選四種模式：
- +17V/0V、+17V/-3V、+19V/0V、+19V/-3V
2. 驅動器性能參數(shù)
- ?隔離等級?：6kV（符合UL 1577標準）
- ?驅動能力?：4A源出/吸入電流（25℃）
- ?傳播延遲?：45ns（輸入至輸出總延遲）
- ? 米勒鉗位（Miller CLAMP） ?：抑制半橋架構開關過程中的柵極電壓尖峰
- ?保護功能?：
- 欠壓鎖定（UVLO）優(yōu)化值適配SiC MOSFET
- 溫度關斷保護
- ?兼容性?：支持3.3V/5V TTL/CMOS輸入，帶滯回特性
三、關鍵電路設計解析
1. 柵極驅動電路（圖1）
- 雙輸入引腳（IN+/IN-）支持信號極性控制與硬件互鎖保護，防止控制器故障導致的橋臂直通
- 門極電阻（R1/R6=39Ω）與串聯(lián)阻尼電阻優(yōu)化開關速度
- 鉗位電路通過CLAMP引腳連接至米勒電容，抑制高頻振蕩
2. 電源與隔離設計（圖2）
- ? 隔離DC-DC模塊（U3/U4） ?：采用Murata MGJ2D051509SC，實現(xiàn)高低側獨立供電
- ?穩(wěn)壓保護?：
3. 高壓接口設計
- 功率端子（CN1/CN2）采用TE FASTON插接件（5.08mm間距）
- 緩沖電容（C29=33nF/1.25kV）并聯(lián)于高壓總線，吸收浪涌能量
四、應用場景與擴展能力
1. 典型應用領域
- 工業(yè)電機驅動
- 伺服控制系統(tǒng)
- 光伏逆變器
- 不間斷電源（UPS）
2. 硬件擴展方案
通過更換功率器件與調整電容C29，可支持：
- ?更高電壓等級?：替換為H2PACK-7L/H2PACK-2L/HU3PAK封裝的開關管
- ?功率升級?：適配不同電流規(guī)格的SiC MOSFET模塊
五、設計優(yōu)勢總結
- ?集成化保護?：UVLO與熱關斷提升系統(tǒng)魯棒性
- ?負壓驅動支持?：優(yōu)化SiC MOSFET關斷可靠性
- ?靈活配置?：跳線選擇驅動電壓，適應不同器件需求
- ?緊湊布局?：雙面板設計優(yōu)化信號完整性（圖5-6）
六、開發(fā)建議
- ?動態(tài)測試?：通過跳線調整驅動電阻（JP1/JP22）與電容（C3/C10），驗證不同負載條件下的驅動波形
- ?散熱優(yōu)化?：功率MOSFET（Q1/Q2）的散熱焊盤需通過導熱材料連接至外部散熱器
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