STMicroelectronics EVSTGAP2GS演示板設(shè)計用于評估STGAP2GS隔離式單通道柵極驅(qū)動器。STGAP2GS具有2A拉電流/3A灌電流能力和軌到軌輸出。憑借這些特性，該器件非常適用于中等和大功率逆變器應(yīng)用。該器件通過使用專用柵極電阻器分別優(yōu)化導(dǎo)通和關(guān)斷。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics EVSTGAP2GS演示板數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

設(shè)備
- 高壓軌最高達1200V
- 驅(qū)動器電流能力：2A/3A拉電流/灌電流（+25°C，VH = 6V時）
- 獨立灌電流和拉電流，可簡化柵極驅(qū)動配置
- 輸入-輸出傳播延遲：45ns
- UVLO功能，針對GaN進行優(yōu)化
- 柵極驅(qū)動電壓：高達15V
- TTL/CMOS輸入：3.3V、5V，帶遲滯
- 溫度關(guān)斷保護
電路板
- 半橋式配置，高壓軌最高達650V
- SGT120R65AL具有650V、75mΩ（典型值）、15A、e-mode PowerGaN晶體管
- 負(fù)柵極驅(qū)動
- 板載隔離式直流-直流轉(zhuǎn)換器，為高側(cè)和低側(cè)柵極驅(qū)動器供電，由VAUX = 5V饋電，最大隔離度為5.2kV
- VDD邏輯由板載3.3V或VAUX = 5V提供
- 可輕松選擇跳線以驅(qū)動電壓配置：+6V/0V、+6V/-3V

元件布置俯視圖

STGAP2GS隔離門極驅(qū)動評估板技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

EVSTGAP2GS是意法半導(dǎo)體推出的半橋評估板，專為評估STGAP2GS隔離單門極驅(qū)動器而設(shè)計。該板采用SGT120R65AL增強型GaN晶體管，具有650V耐壓、75mΩ典型導(dǎo)通電阻和15A電流能力。評估板最高支持650V高壓總線，集成了隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器，提供完整的驅(qū)動解決方案。

二、核心特性分析

1. 門極驅(qū)動性能

?驅(qū)動能力?：2A源電流/3A灌電流（25°C，VH=6V條件下）
?傳播延遲?：輸入-輸出僅45ns
?柵極驅(qū)動電壓?：最高15V，支持負(fù)壓驅(qū)動
?獨立優(yōu)化?：通過專用柵極電阻可獨立優(yōu)化開通和關(guān)斷過程

2. 保護功能

? 欠壓鎖定(UVLO) ?：針對增強型GaN晶體管優(yōu)化
?溫度保護?：集成熱關(guān)斷保護
?硬件互鎖?：雙輸入引腳支持極性控制和硬件互鎖保護，防止控制器故障時的交叉導(dǎo)通

3. 電源配置

?邏輯供電?：可由板載3.3V或外部5V(VAUX)提供
?驅(qū)動電壓選擇?：通過跳線輕松配置+6/0V或+6/-3V驅(qū)動模式
?隔離供電?：板載隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器，最大隔離耐壓5.2kV

三、電路設(shè)計要點

1. 驅(qū)動電路架構(gòu)

評估板采用完整的半橋配置：

高壓側(cè)和低壓側(cè)各使用一片STGAP2GS驅(qū)動器
驅(qū)動SGT120R65AL e-Mode GaN晶體管
支持負(fù)柵極驅(qū)動，優(yōu)化e-Mode GaN晶體管工作

2. 輸入信號處理

?輸入兼容性?：支持3.3V、5V TTL/CMOS輸入，帶遲滯
?極性控制?：支持信號極性選擇
?死區(qū)時間生成?：通過74LVC1G86和74LVC1G17芯片實現(xiàn)

3. 電源管理設(shè)計

?隔離DC-DC?：采用MGJ2D051509SC模塊
?電壓調(diào)節(jié)?：通過BC847B晶體管和齊納二極管實現(xiàn)精確穩(wěn)壓
?濾波網(wǎng)絡(luò)?：多層次電容濾波確保電源質(zhì)量

四、關(guān)鍵元件選型

主要功率器件

?GaN晶體管?：SGT120R65AL（650V，75mΩ，15A）
?門極驅(qū)動芯片?：STGAP2GS（SO-8W封裝）
?DC-DC轉(zhuǎn)換器?：Murata MGJ2D051509SC

保護元件配置

?柵極電阻?：47Ω串聯(lián)電阻配合1Ω柵極電阻
?齊納保護?：6.8V和2.7V齊納二極管用于過壓保護

五、布局與散熱考慮

PCB設(shè)計特點

四層板結(jié)構(gòu)，優(yōu)化信號完整性
高壓部分保持足夠爬電距離
測試點布局便于性能評估

熱管理策略

PowerFLAT 5x6封裝優(yōu)化散熱
合理元件分布減少熱耦合

六、應(yīng)用配置指南

1. 驅(qū)動電壓設(shè)置

?5V模式?：閉合R28，斷開R31
?3.3V模式?：斷開R28，閉合R31，R30設(shè)為240Ω
?外部供電?：R28、R31、R30全部斷開

2. 信號路徑選擇

?默認(rèn)配置?：來自PWM死區(qū)時間發(fā)生器
?備選配置?：來自連接器J1

七、性能評估要點

該評估板允許在以下方面進行全面評估：

?驅(qū)動性能?：在不同開關(guān)頻率下的驅(qū)動特性
?效率分析?：GaN晶體管的開關(guān)損耗評估
?保護功能?：UVLO和熱關(guān)斷的觸發(fā)測試
?系統(tǒng)穩(wěn)定性?：在各種負(fù)載條件下的工作表現(xiàn)

八、典型應(yīng)用場景

工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
電機驅(qū)動逆變器
中高功率逆變器應(yīng)用

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