TTexas Instruments LMG342xEVM-04x子板將兩個(gè)LMG342xR0x0 GaN FET配置在一個(gè)半橋中，具有鎖存過(guò)流保護(hù)功能和所有必要的輔助外圍電路。Texas Instruments LMG342xEVM-04x設(shè)計(jì)用于與大型系統(tǒng)搭配使用。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments LMG342xEVM-04x半橋子卡數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• 輸入電壓高達(dá)600 V
• 簡(jiǎn)單的開(kāi)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(guò)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

框圖

基于LMG342XEVM-04X半橋子卡的GaN功率器件設(shè)計(jì)與應(yīng)用

LMG342XEVM-04X核心特性解析

集成化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

LMG342XEVM-04X采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將兩個(gè)LMG342XR0X0 600V GaN FET與集成驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)電路組合在半橋配置中。這種高度集成的設(shè)計(jì)包含了所有必需的偏置電路和邏輯/電源電平轉(zhuǎn)換，顯著簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵性能參數(shù)

• ?電壓規(guī)格?：最大推薦工作電壓480V，絕對(duì)最大電壓600V
• ?保護(hù)功能?：集成了過(guò)溫、過(guò)流、短路和欠壓鎖定保護(hù)
• ?邏輯兼容性?：支持3.3V和5V邏輯輸入
• ?實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?：提供反映器件結(jié)溫的實(shí)時(shí)數(shù)字輸出

評(píng)估模塊的硬件架構(gòu)

功率回路優(yōu)化設(shè)計(jì)

該評(píng)估模塊的一個(gè)顯著特點(diǎn)是其優(yōu)化的功率回路布局。所有電源級(jí)和柵極驅(qū)動(dòng)的高頻電流回路都完全封閉在板上，最大限度地減少了功率回路寄生電感。這種設(shè)計(jì)帶來(lái)了兩大優(yōu)勢(shì)：

1. 降低電壓過(guò)沖
2. 提高整體開(kāi)關(guān)性能

接口設(shè)計(jì)特點(diǎn)

模塊采用插座式外部連接設(shè)計(jì)，便于與外部電源級(jí)接口，支持在各種應(yīng)用中靈活使用LMG342XR0X0器件。評(píng)估模塊提供了12個(gè)邏輯引腳和6個(gè)電源引腳，具體功能包括：

• 低側(cè)和高側(cè)PWM輸入
• 故障和過(guò)流指示輸出
• 溫度監(jiān)測(cè)輸出
• 電源和接地連接

典型應(yīng)用場(chǎng)景

電力電子轉(zhuǎn)換拓?fù)?/h3>

LMG342XEVM-04X特別適合以下應(yīng)用場(chǎng)景：

1. ?圖騰柱PFC轉(zhuǎn)換器?：利用GaN的高頻優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)高效率功率因數(shù)校正
2. ?相移全橋或LLC轉(zhuǎn)換器?：適用于隔離型DC/DC轉(zhuǎn)換
3. ?逆變器應(yīng)用?：用于太陽(yáng)能逆變器或電機(jī)驅(qū)動(dòng)
4. ?Buck或Boost轉(zhuǎn)換器?：實(shí)現(xiàn)非隔離的電壓轉(zhuǎn)換

與主板配合使用

TI提供了兩款配套主板(LMG342X-BB-EVM和LMG34XX-BB-EVM)用于評(píng)估：

• ?LMG342X-BB-EVM?：支持高達(dá)4kW功率
• ?LMG34XX-BB-EVM?：提供最高1.7kW功率
  這些主板設(shè)計(jì)用于在開(kāi)環(huán)同步Buck或Boost轉(zhuǎn)換器中運(yùn)行LMG342XR0X0。

安全操作指南

高壓安全注意事項(xiàng)

由于涉及高壓操作，使用LMG342XEVM-04X時(shí)必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)范：

1. ?工作區(qū)域安全?：
   • 保持工作區(qū)域清潔有序
   • 電路通電時(shí)必須有合格的觀察人員在場(chǎng)
   • 使用隔離測(cè)試設(shè)備，配備過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)
2. ?電氣安全措施?：
   • 進(jìn)行任何電氣測(cè)量前，斷開(kāi)EVM所有輸入、輸出和電氣負(fù)載
   • 假設(shè)EVM可能完全接入高壓，采取適當(dāng)預(yù)防措施
   • 通電時(shí)切勿觸摸EVM或其電路
3. ?個(gè)人防護(hù)裝備?：
   • 佩戴乳膠手套和帶側(cè)罩的安全眼鏡
   • 考慮使用帶聯(lián)鎖裝置的半透明塑料盒保護(hù)EVM

熱管理方案

散熱設(shè)計(jì)考量

評(píng)估模塊安裝了散熱器以幫助LMG342XR0X0散熱。關(guān)鍵熱設(shè)計(jì)要素包括：

• ?銅墊設(shè)計(jì)?：裸露的銅墊連接到器件上的DAP(Die Attach Pad)，為散熱器提供低熱阻抗點(diǎn)
• ?隔離要求?：兩個(gè)銅墊之間存在高電勢(shì)差，需要使用電隔離的熱界面材料(TIM)
• ?推薦材料?：使用"S05MZZ12-A"散熱器和"GR80A-0H-50GY"TIM(熱導(dǎo)率8W/m·K，厚度0.5mm)

封裝與PCB熱設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)最佳熱性能，TI建議：

• 采用四層或更多層PCB以減少布局寄生電感
• 熱墊中填充熱過(guò)孔并平面化
• 遵循器件數(shù)據(jù)表中的布局指南優(yōu)化焊點(diǎn)可靠性

測(cè)試與驗(yàn)證方法

必備測(cè)試設(shè)備

使用LMG342XEVM-04X進(jìn)行評(píng)估需要以下設(shè)備：

1. ?直流電壓源?：能夠提供高達(dá)480V的輸入
2. ?直流偏置源?：12V輸出，電流能力達(dá)1.5A
3. ?函數(shù)發(fā)生器?：產(chǎn)生0-5V方波，具有可調(diào)占空比和頻率
4. ?示波器?：至少200MHz帶寬，推薦1GHz以上
5. ?直流萬(wàn)用表?：能夠測(cè)量600V電壓
6. ?直流負(fù)載?：600V工作電壓，電流能力達(dá)20A

推薦測(cè)試條件

TI建議在硬開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器中使用50kHz至200kHz的開(kāi)關(guān)頻率操作LMG342XEVM-04X和主板。對(duì)于更高功率水平，建議使用外部電感。

設(shè)計(jì)指導(dǎo)與最佳實(shí)踐

布局建議

1. ?隔離器選擇?：推薦使用ISO77xxF系列，其在載波信號(hào)受共模噪聲影響時(shí)默認(rèn)輸出低電平
2. ?濾波設(shè)計(jì)?：在隔離器輸出的FAULT和OC信號(hào)上添加RC濾波器以減少CMTI噪聲
3. ?斜率控制?：通過(guò)改變RDRV引腳連接電阻可調(diào)整GaN器件的斜率速率

自舉模式配置

評(píng)估模塊可修改為在自舉模式下工作，其中12V偏置電壓用于為兩個(gè)LMG342XR0X0器件供電。實(shí)現(xiàn)此模式需要進(jìn)行以下修改：

1. 移除R1
2. 在R2上放置2Ω電阻
3. 在D1上放置600V SOD-123二極管
4. 將低側(cè)Rdrv電阻調(diào)整為70kΩ以上(對(duì)應(yīng)斜率速率低于60V/ns)