Texas Instruments LMG3422EVM-041半橋子卡在半橋中配置兩個(gè)LMG3422R050 GaN FET。它具有鎖存過流保護(hù)功能和所有必要的輔助外設(shè)電路。該評(píng)估模塊設(shè)計(jì)用于與大型系統(tǒng)配合使用。該評(píng)估板設(shè)有必要的功率級(jí)和柵極驅(qū)動(dòng)高頻電流環(huán)路，可最大限度地降低電源環(huán)路寄生電感，減少電壓過沖，并提高性能。Texas Instruments LMG342XEVM-04X配置為插座式外部連接，可輕松連接外部功率級(jí)，從而在各種應(yīng)用中運(yùn)行LMG342XR0X0。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments LMG3422EVM-041半橋子卡數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• 輸入電壓高達(dá)600V
• 簡(jiǎn)單的開環(huán)設(shè)計(jì)，用于評(píng)估LMG342XR0XX的性能
• 板載單/雙PWM信號(hào)輸入，用于死區(qū)時(shí)間可變的PWM信號(hào)
• 逐周期過流保護(hù)功能
• 便利的探測(cè)點(diǎn)，用于邏輯和功率級(jí)測(cè)量，示波器探頭具有短接地彈簧探頭

板布局

基于LMG3422EVM-041半橋子卡的GaN功率模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用

一、LMG3422EVM-041概述

LMG3422EVM-041是德州儀器(TI)推出的一款采用GaN(氮化鎵)技術(shù)的半橋評(píng)估模塊，具有以下核心特性：

• ?集成化設(shè)計(jì)?：包含兩個(gè)LMG342XR0X0 600V GaN FET，集成驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路
• ?高性能拓?fù)?/strong>?：采用優(yōu)化的半橋配置，所有必需偏置電路和邏輯/電源電平轉(zhuǎn)換均集成在板上
• ?低寄生參數(shù)設(shè)計(jì)?：關(guān)鍵功率級(jí)和柵極驅(qū)動(dòng)高頻電流回路采用全封閉布局，最小化功率環(huán)路寄生電感
• ?靈活接口?：采用插座式外部連接設(shè)計(jì)，便于與外部功率級(jí)接口

二、關(guān)鍵技術(shù)特性

2.1 保護(hù)功能

• ?多重保護(hù)機(jī)制?：
  • 過溫保護(hù)(OTP)
  • 過流保護(hù)(OCP)
  • 短路保護(hù)(SCP)
  • 欠壓鎖定(UVLO)
• ?故障指示?：通過FAULT和OC引腳提供狀態(tài)反饋，信號(hào)電平轉(zhuǎn)換至AGND參考

2.2 工作參數(shù)

• ?電壓范圍?：
  • 推薦工作電壓：≤480V
  • 絕對(duì)最大電壓：600V
• ?邏輯兼容性?：支持3.3V和5V邏輯輸入
• ?溫度監(jiān)測(cè)?：提供實(shí)時(shí)數(shù)字輸出，其占空比反映器件結(jié)溫

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 功率轉(zhuǎn)換拓?fù)?/h3>

• ?AC/DC轉(zhuǎn)換器?：特別適合圖騰柱PFC拓?fù)?/li>
• ?DC/DC轉(zhuǎn)換器?：包括同步Buck/Boost轉(zhuǎn)換器
• ?逆變器系統(tǒng)?：適用于高頻開關(guān)應(yīng)用
• ?隔離式拓?fù)?/strong>?：如相移全橋和LLC諧振轉(zhuǎn)換器

3.2 評(píng)估系統(tǒng)配置

TI提供兩種配套母板選擇：

1. ?LMG342X-BB-EVM?：
   • 支持高達(dá)4kW功率
   • 集成互補(bǔ)PWM生成電路
   • 可調(diào)死區(qū)時(shí)間設(shè)計(jì)
2. ?LMG34XX-BB-EVM?：
   • 支持1.7kW功率
   • 默認(rèn)50ns死區(qū)時(shí)間
   • 需搭配專用轉(zhuǎn)接板使用

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與布局指南

4.1 熱管理設(shè)計(jì)

• ?散熱方案?：
  • 采用S05MZZ12-A散熱器
  • 使用GR80A-0H-50GY導(dǎo)熱界面材料(導(dǎo)熱系數(shù)8W/m·K，厚度0.5mm)
  • 優(yōu)化熱過孔布局
• ?PCB設(shè)計(jì)建議?：
  • 優(yōu)先選用4層或更多層板
  • 采用非阻焊定義(NSMD)焊盤
  • 填充并平面化熱過孔

4.2 關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)

1. ?柵極驅(qū)動(dòng)電路?：
   • 推薦使用ISO77xxF系列數(shù)字隔離器
   • 在FAULT和OC信號(hào)輸出端添加RC濾波
   • RDRV引腳并聯(lián)100pF電容抑制高頻噪聲
2. ?自舉電源設(shè)計(jì)?：
   • 選用SiC肖特基二極管(如GB01SLT06-214)
   • 自舉電阻建議2Ω
   • 高壓側(cè)VDD引腳附近放置16V齊納二極管

五、測(cè)試與評(píng)估

5.1 測(cè)試設(shè)備要求

• ?電源?：0-480V可調(diào)DC電源
• ?儀器?：
  • ≥200MHz示波器(推薦1GHz)
  • 高帶寬高壓探頭
  • 帶短接地彈簧的探頭
• ?輔助設(shè)備?：
  • 12V/1.5A偏置電源
  • 0-5V PWM信號(hào)發(fā)生器
  • 主動(dòng)散熱系統(tǒng)

5.2 典型測(cè)試結(jié)果

在400V輸入/200V輸出的同步Buck測(cè)試中：

• ?開關(guān)性能?：
  • 20kΩ Rdrv電阻下：85V/ns轉(zhuǎn)換速率(400V/20A)
  • 可調(diào)范圍：30V/ns至150V/ns
• ?功率等級(jí)?：
  • 連續(xù)工作可達(dá)4kW(帶散熱器)

六、設(shè)計(jì)參考與材料清單

6.1 推薦封裝

模塊采用優(yōu)化的QFN-54封裝，關(guān)鍵引腳分配：

• 引腳1,16：連接DRAIN(必須獨(dú)立布線)
• 引腳17,54：連接SOURCE/GND和散熱焊盤

6.2 關(guān)鍵元件選型

• ?柵極驅(qū)動(dòng)電阻?：20kΩ(對(duì)應(yīng)100V/ns轉(zhuǎn)換速率)
• ?自舉二極管?：600V SOD-123封裝器件
• ?隔離器件?：ISO7741F(四通道)和ISO7762F(六通道)

七、安全操作指南

1. ?工作環(huán)境?：
   • 僅限專業(yè)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室使用
   • 需配備合格觀察人員
   • 設(shè)置高壓警示標(biāo)識(shí)
2. ?個(gè)人防護(hù)?：
   • 佩戴絕緣手套和護(hù)目鏡
   • 使用絕緣工具操作
3. ?上電規(guī)程?：
   • 先確認(rèn)所有連接正確
   • 從低壓開始逐步升高輸入電壓
   • 禁止在最大額定電壓下直接啟動(dòng)
4. ?故障處理?：
   • 出現(xiàn)FAULT信號(hào)應(yīng)立即關(guān)斷所有開關(guān)管
   • 檢查散熱條件是否滿足要求