STMicroelectronics EVSTGAP2GS演示板設計用于評估STGAP2GS隔離式單通道柵極驅動器。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用。該器件通過使用專用柵極電阻器分別優(yōu)化導通和關斷。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics EVSTGAP2GS演示板數據手冊.pdf

特性

• 設備
  • 高壓軌最高達1200V
  • 驅動器電流能力：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
  • 柵極驅動電壓：高達15V
  • TTL/CMOS輸入：3.3V、5V，帶遲滯
  • 溫度關斷保護
• 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
  • 負柵極驅動
  • 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動電壓配置：+6V/0V、+6V/-3V

元件布置俯視圖

STGAP2GS隔離門極驅動評估板技術解析與應用指南

一、產品概述

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

二、核心特性分析

1. 門極驅動性能

• ?驅動能力?：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
• ?柵極驅動電壓?：最高15V，支持負壓驅動
• ?獨立優(yōu)化?：通過專用柵極電阻可獨立優(yōu)化開通和關斷過程

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通

3. 電源配置

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

三、電路設計要點

1. 驅動電路架構

評估板采用完整的半橋配置：

• 高壓側和低壓側各使用一片STGAP2GS驅動器
• 驅動SGT120R65AL e-Mode GaN晶體管
• 支持負柵極驅動，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

3. 電源管理設計

• ?隔離DC-DC?：采用MGJ2D051509SC模塊
• ?電壓調節(jié)?：通過BC847B晶體管和齊納二極管實現精確穩(wěn)壓
• ?濾波網絡?：多層次電容濾波確保電源質量

四、關鍵元件選型

主要功率器件

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

保護元件配置

• ?柵極電阻?：47Ω串聯電阻配合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設計特點

• 四層板結構，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、應用配置指南

1. 驅動電壓設置

• ?5V模式?：閉合R28，斷開R31
• ?3.3V模式?：斷開R28，閉合R31，R30設為240Ω
• ?外部供電?：R28、R31、R30全部斷開

2. 信號路徑選擇

• ?默認配置?：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：

1. ?驅動性能?：在不同開關頻率下的驅動特性
2. ?效率分析?：GaN晶體管的開關損耗評估
3. ?保護功能?：UVLO和熱關斷的觸發(fā)測試
4. ?系統穩(wěn)定性?：在各種負載條件下的工作表現

八、典型應用場景

工業(yè)應用領域

• 功率轉換系統
• 電機驅動逆變器
• 中高功率逆變器應用