STMicroelectronics STGAP2GSN隔離式3A單柵極驅(qū)動(dòng)器隔離柵極驅(qū)動(dòng)通道、低壓控制和接口電路。該柵極驅(qū)動(dòng)器具有2A源電流、3A灌電流能力以及軌到軌輸出，因此適合用于中等功率和大功率應(yīng)用，例如工業(yè)應(yīng)用中的電源轉(zhuǎn)換和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器逆變器。該器件通過(guò)專用柵極電阻器實(shí)現(xiàn)獨(dú)立優(yōu)化的導(dǎo)通和關(guān)斷。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：STMicroelectronics STGAP2GSN隔離式3A單柵極驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

STMicroelectronics STGAP2GSN集成了各種保護(hù)功能，包括熱關(guān)斷和UVLO，并針對(duì)增強(qiáng)模式GaN FET進(jìn)行了優(yōu)化，從而可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)、高效率和可靠的系統(tǒng)。雙輸入引腳支持選擇信號(hào)極性控制和實(shí)施HW互鎖保護(hù)，可在控制器發(fā)生故障時(shí)避免交叉?zhèn)鲗?dǎo)。輸入至輸出傳播延遲結(jié)果小于45ns，可提供較高的PWM控制精度?？商峁┐龣C(jī)模式，降低空閑功耗。

特性

• 高達(dá)1700V高壓軌
• 25°C、VH = 6V時(shí)驅(qū)動(dòng)器電流能力：2A/3A拉/灌電流
• dV/dt瞬態(tài)抑制：±100V/ns
• 45ns輸入輸出傳播延遲
• 獨(dú)立的拉電流和灌電流選項(xiàng)，可簡(jiǎn)化柵極驅(qū)動(dòng)配置
• 針對(duì)GaN優(yōu)化的UVLO功能
• 柵極驅(qū)動(dòng)電壓高達(dá)15V
• 3.3V、5V TTL/CMOS輸入，帶遲滯
• 高溫關(guān)斷保護(hù)
• 待機(jī)功能
• 窄體SO-8封裝

框圖

STGAP2GSN隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、器件概述與核心特性

STGAP2GSN是意法半導(dǎo)體推出的專門針對(duì)增強(qiáng)型GaN FET優(yōu)化的隔離式單柵極驅(qū)動(dòng)器，具有以下突出特性：

?電氣性能優(yōu)勢(shì)?：

• 支持高達(dá)1700V的高壓軌
• 驅(qū)動(dòng)能力：2A源電流/3A灌電流（25°C，VH=6V）
• 輸入輸出傳播延遲僅45ns
• dV/dt瞬態(tài)抗擾度達(dá)到±100V/ns
• 柵極驅(qū)動(dòng)電壓最高15V

?系統(tǒng)保護(hù)功能?：

• 專為GaN優(yōu)化的欠壓鎖定(UVLO)功能
• 溫度關(guān)斷保護(hù)
• 獨(dú)立的灌電流和源電流輸出配置

二、關(guān)鍵電氣參數(shù)深度分析

2.1 絕對(duì)最大額定值（表2）

• 邏輯電源電壓(VDD)：-0.3V至6V
• 正電源電壓(VH)：-0.3V至15V
• 柵極驅(qū)動(dòng)器輸出電壓(GON、GOFF)：-0.3V至VH+0.3V
• 結(jié)溫范圍：-40°C至150°C

2.2 推薦工作條件（表3）

• VDD邏輯電源：3.1V至5.5V
• VH正電源電壓：Max(VHon)至13V
• 輸入輸出工作電壓：-1700V至+1700V
• 最大開(kāi)關(guān)頻率：2MHz（實(shí)際限制取決于功耗和TJ）

2.3 動(dòng)態(tài)特性（表5）

• 開(kāi)通傳播延遲(tDon)：典型值42ns（VDD=5V，TJ=25°C）
• 關(guān)斷傳播延遲(tDoff)：典型值42ns（VDD=5V，TJ=25°C）
• 上升時(shí)間(tr)、下降時(shí)間(tf)：30ns（CL=4.7nF）
• 脈沖寬度失真(PWD)：典型值4.5ns
• 共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)：100V/ns

三、功能架構(gòu)與工作模式

3.1 柵極驅(qū)動(dòng)電源架構(gòu)

器件支持單極和雙極兩種柵極驅(qū)動(dòng)配置：

• ?單極驅(qū)動(dòng)?：僅使用VH正電源
• ?雙極驅(qū)動(dòng)?：同時(shí)使用VH正電源和VL負(fù)電源

3.2 "安全狀態(tài)"機(jī)制

當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，器件自動(dòng)進(jìn)入安全狀態(tài)：

• GOFF引腳處于開(kāi)啟狀態(tài)
• GON引腳呈高阻態(tài)
  此狀態(tài)在隔離側(cè)電源上電期間（VH < VHon）建立，并在器件斷電階段（VH < VHoff）維持。

3.3 控制邏輯與輸入接口

提供雙輸入引腳(IN+、IN-），支持信號(hào)極性控制和硬件互鎖保護(hù)，避免控制器故障時(shí)的交叉導(dǎo)通。

四、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 GaN FET驅(qū)動(dòng)優(yōu)化

由于GaN HEMT的閾值電壓通常低于2V，設(shè)計(jì)中需特別注意：

• 使用不同阻值的開(kāi)通和關(guān)斷柵極電阻，關(guān)斷電阻應(yīng)小于開(kāi)通電阻
• 在柵極和開(kāi)爾文源引腳之間配置10kΩ下拉電阻，防止驅(qū)動(dòng)未上電時(shí)的柵極尖峰
• 在高dV/dt瞬態(tài)期間避免感應(yīng)導(dǎo)通

4.2 PCB布局關(guān)鍵考量

?柵極環(huán)路優(yōu)化?：

• 功率管盡可能靠近柵極驅(qū)動(dòng)器放置
• 使用內(nèi)層平面層布線柵極電流返回路徑
• 在驅(qū)動(dòng)器和功率開(kāi)關(guān)源引腳附近布置足夠通孔

?電源去耦策略?：

• 在每個(gè)電源引腳附近放置100nF陶瓷電容
• 額外配置1μF至10μF電容提供脈沖電流儲(chǔ)能
• 推薦使用低ESR SMT陶瓷電容

五、熱管理與可靠性設(shè)計(jì)

5.1 熱特性參數(shù)（表4）

• 結(jié)到環(huán)境熱阻(Rth(JA))：130°C/W（JEDEC 2s2p PCB，靜止空氣）

5.2 保護(hù)機(jī)制

• ?熱關(guān)斷保護(hù)?：結(jié)溫達(dá)到TSD閾值（典型170°C）時(shí)激活
• ?看門狗功能?：監(jiān)測(cè)高低壓側(cè)通信狀態(tài)
• ?待機(jī)模式?：顯著降低VDD和VH電源的靜態(tài)電流

六、隔離性能與安全認(rèn)證

器件滿足嚴(yán)格的隔離標(biāo)準(zhǔn)要求：

• 輸入輸出測(cè)試電壓：2720VPEAK（類型測(cè)試）
• 瞬態(tài)過(guò)電壓：4800VPEAK
• 隔離耐壓：2828VRMS/4000VPEAK（1分鐘類型測(cè)試）

七、封裝與訂購(gòu)信息

采用窄體SO-8封裝，提供以下訂購(gòu)選項(xiàng)：

• STGAP2GSNC：管裝
• STGAP2GSNCTR：卷帶包裝

八、設(shè)計(jì)驗(yàn)證與測(cè)試建議

8.1 時(shí)序驗(yàn)證

• 使用圖8的時(shí)序定義進(jìn)行波形測(cè)量
• 確保傳播延遲在規(guī)格范圍內(nèi)

8.2 共?？箶_度測(cè)試

參照?qǐng)D9的CMTI測(cè)試電路，驗(yàn)證在VCM=1500V條件下的性能表現(xiàn)。