STMicroelectronics EVLMG1LPBRDR1基于GaN的半橋電源模塊配有MASTERGAN1L，其可快速創(chuàng)建拓?fù)?，無(wú)需完整的PCB設(shè)計(jì)。該模塊經(jīng)過(guò)微調(diào)，可用于LLC應(yīng)用，其低側(cè)電阻器設(shè)置為零，外部體二極管與每個(gè)半橋GaN并聯(lián)。該模塊還可用于有源鉗位或諧振峰值電流模式反激式應(yīng)用，僅需適當(dāng)調(diào)整低側(cè)檢測(cè)電阻器并消除并聯(lián)二極管。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：STMicroelectronics EVLMG1LPBRDR1基于GaN的半橋電源模塊數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

PCB中嵌入了兩個(gè)6V替代線性穩(wěn)壓器：一個(gè)簡(jiǎn)易的低成本穩(wěn)壓器和一個(gè)更精密的溫度獨(dú)立穩(wěn)壓器。由于采用外部自舉二極管和電容器，因此可為VCC、PVCC和Vbo正確供電。該模塊只接受單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)調(diào)整專用RC濾波器可以調(diào)制延遲時(shí)間。

特性

• 配備MASTERGAN1L的GaN半橋子板，適合用于需要快速喚醒的電源應(yīng)用
• 嵌入獨(dú)立可調(diào)死區(qū)時(shí)間，用于LIN和HIN信號(hào)
• 6V板載替代選項(xiàng)
• 分立式自舉二極管和電容器，用于高頻解決方案
• 可調(diào)低側(cè)分流器，用于峰值電流模式控制算法
• 外部并聯(lián)體二極管，滿足LLC應(yīng)用需求
• 45°C/W結(jié)點(diǎn)至環(huán)境熱阻（無(wú)需強(qiáng)制氣流，以評(píng)估大型電源拓?fù)?/li>
• 30mm x 40mm寬FR-4 PCB
• 符合RoHS指令

示意圖

基于MASTERGAN1L的GaN半橋電源模塊技術(shù)解析與應(yīng)用指南?

一、模塊核心特性與架構(gòu)設(shè)計(jì)

EVLMG1LPBRDR1是集成MASTERGAN1L的氮化鎵半橋功率模塊，專為高效能電源應(yīng)用優(yōu)化。其技術(shù)亮點(diǎn)包括：

• ?獨(dú)立死區(qū)調(diào)節(jié)?：LIN/HIN信號(hào)支持獨(dú)立可調(diào)死區(qū)時(shí)間，適配不同開(kāi)關(guān)頻率需求
• ?雙路徑供電方案?：板載兩種6V穩(wěn)壓器（低成本基礎(chǔ)版與高精度溫度穩(wěn)定版）
• ?高頻優(yōu)化設(shè)計(jì)?：分立式 bootstrap 二極管與電容支持高頻開(kāi)關(guān)操作
• ?多功能檢測(cè)接口?：可調(diào)節(jié)低側(cè)采樣電阻支持峰值電流模式控制
• ?熱管理能力?：45°C/W結(jié)到環(huán)境熱阻（無(wú)強(qiáng)制風(fēng)冷）
• ?應(yīng)用拓?fù)浼嫒菪?/strong>?：通過(guò)外置并聯(lián)體二極管支持LLC諧振架構(gòu)

二、引腳功能深度解析

模塊采用15引腳連接器（詳見(jiàn)表1），關(guān)鍵引腳配置如下：

• ?功率端口?（引腳1-8）：
  • VH（1,2）：高壓輸入，直連MASTERGAN1L的VS引腳（推薦工作電壓520V）
  • OUT（4,5）：功率輸出端，連接諧振網(wǎng)絡(luò)或變壓器
  • POWER GND（7,8）：功率器件參考地
• ?控制端口?（引腳9-13）：
  • SD/OD（9）：通過(guò)外部信號(hào)使能/禁用器件（默認(rèn)上拉至VCC）
  • LIN/HIN（11,12）：驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入，兼容0-20V電平
• ?供電與檢測(cè)?（引腳14-15）：
  • VAUX_REG（14）：板載穩(wěn)壓器輸入，默認(rèn)配置選用高精度穩(wěn)壓電路

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景配置方案

3.1 LLC諧振變換器

• ?拓?fù)溥m配?：R17-R20采樣電阻預(yù)設(shè)為0Ω，低側(cè)GaN直接連接功率地
• ?效率優(yōu)化?：并聯(lián)二極管D6、D7降低電流循環(huán)期間壓降
• ?動(dòng)態(tài)響應(yīng)?：MASTERGAN1L在LIN脈沖后實(shí)現(xiàn)快速喚醒，提升突發(fā)模式效率

1. 連接方式：VH接入高壓母線，OUT連接諧振腔，控制器通過(guò)LIN/HIN發(fā)送互補(bǔ)PWM
2. 散熱設(shè)計(jì)：基于45°C/W熱阻計(jì)算最大可管理功率（參考AN5644設(shè)計(jì)案例）

3.2 反激變換器拓?fù)?/h4>

• ?有源鉗位反激?（圖4）：需配置采樣電阻（R17-R20），移除D6、D7，高側(cè)GaN必須通過(guò)D11（6.2V齊納二極管）保護(hù)
• ?諧振反激?（圖5）：SENSE引腳連接控制器實(shí)現(xiàn)峰值電流檢測(cè)
• ?關(guān)鍵設(shè)置?：調(diào)整RC濾波網(wǎng)絡(luò)（R12/C15、R11/C16）實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)延時(shí)調(diào)節(jié)

3.3 同步逆降變換器

• ?非隔離架構(gòu)?：適用于大功率LED驅(qū)動(dòng)（參考AN5865實(shí)現(xiàn)500W輸出）

1. 保留采樣電阻配置
2. 移除并聯(lián)二極管D6、D7
3. 始終安裝高側(cè)GaN保護(hù)齊納管D11

四、硬件設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素

4.1 供電架構(gòu)

• ?核心供電?：外部電源輸入VAUX_REG → 穩(wěn)壓器U1+Q1生成精準(zhǔn)6V → 二極管D10送至VCC → bootstrap網(wǎng)絡(luò)（D2+C9）生成高側(cè)驅(qū)動(dòng)電壓
• ?備用方案?：可選擇低成本穩(wěn)壓電路（Q2+D4）

4.2 布局與散熱

• PCB尺寸：30×40mm FR-4板材
• 熱阻特性：自然冷卻條件下Rth(J-A)=45°C/W（參考AN5917優(yōu)化指南）

五、物料選型與替代方案

模塊采用標(biāo)準(zhǔn)封裝器件（詳見(jiàn)表2）：

• ?功率器件?：MASTERGAN1L（QFN9×9mm）集成600V GaN HEMT與高壓驅(qū)動(dòng)
• ?關(guān)鍵備選?：
  1. C12/R10可配置為緩沖網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化EMI
  2. 兩種穩(wěn)壓器方案支持成本/精度權(quán)衡選擇

六、設(shè)計(jì)驗(yàn)證與參考資源

• ?仿真支持?：MASTERGAN1L數(shù)據(jù)手冊(cè)提供開(kāi)關(guān)特性模型[1]
• ?實(shí)測(cè)案例?：
  • 250W LLC演示板（AN5644）[2]
  • 可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)方案（AN5865）[3]
• ?持續(xù)更新?：文檔版本DB5096-Rev1（2023年9月）