STMicroelectronics EVLMG4LPWRBR1基于GaN的半橋電源模塊配有MASTERGAN4L，其可快速創(chuàng)建拓?fù)洌瑹o需完整的PCB設(shè)計。30mm x 40mm寬FR-4 PCB模塊經(jīng)過微調(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)檢測電阻器并消除并聯(lián)二極管。

數(shù)據(jù)手冊；*附件：STMicroelectronics EVLMG4LPWRBR1基于GaN的半橋電源模塊數(shù)據(jù)手冊.pdf

PCB中嵌入了兩個6V替代線性穩(wěn)壓器：一個簡易的低成本穩(wěn)壓器和一個更精密的溫度獨立穩(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。該模塊只接受單獨的驅(qū)動信號，通過調(diào)整專用RC濾波器可以調(diào)制延遲時間。

特性

• 配備MASTERGAN4L的GaN半橋子板，適合用于需要快速喚醒的電源應(yīng)用
• 嵌入獨立可調(diào)死區(qū)時間，用于LIN和HIN信號
• 6V板載替代選項
• 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)點至環(huán)境熱阻（無需強制氣流，以評估大型電源拓?fù)?/li>
• 30mm x 40mm寬FR-4 PCB
• 符合RoHS指令

示意圖

EVLMG4LPWRBR1 GaN功率模塊技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

?EVLMG4LPWRBR1?是一款基于MASTERGAN4L的GaN半橋功率模塊，專為高效電源應(yīng)用而設(shè)計。該模塊通過集成完整的功率驅(qū)動解決方案，幫助工程師快速構(gòu)建新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無需設(shè)計完整PCB即可實現(xiàn)高性能功率轉(zhuǎn)換。

二、核心特性分析

2.1 技術(shù)創(chuàng)新特性

• ?獨立可調(diào)死區(qū)時間?：LIN和HIN信號支持獨立調(diào)節(jié)，增強系統(tǒng)靈活性
• ?雙路6V穩(wěn)壓器選項?：集成低成本與高精度溫度無關(guān)兩種調(diào)節(jié)方案
• ?高頻解決方案支持?：分立式升壓二極管和電容器設(shè)計
• ?峰值電流模式控制?：可調(diào)節(jié)低側(cè)分流電阻支持精密電流監(jiān)控
• ?熱管理優(yōu)化?：45°C/W的結(jié)到環(huán)境熱阻，適合大功率拓?fù)湓u估

2.2 引腳功能詳解

模塊配備15引腳連接器，關(guān)鍵引腳配置如下：

?功率引腳?：

• VH（引腳1-2）：高壓輸入，連接MASTERGAN4L的VS引腳，支持520V推薦工作電壓
• OUT（引腳4-5）：功率輸出，連接負(fù)載設(shè)備（如諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器等）
• GND（引腳7-8）：功率器件參考電壓端

?控制信號引腳?：

• LIN/HIN（引腳11-12）：驅(qū)動信號輸入，最高支持20V輸入范圍
• SD/OD（引腳9）：獨立使能/禁用控制，上拉至VCC
• SENSE（引腳13）：低側(cè)電流信號輸出，支持峰值電流模式控制

三、應(yīng)用場景配置

3.1 LLC諧振變換器應(yīng)用

?配置特點?：

• 默認(rèn)設(shè)置R17、R18、R19、R20為0Ω，低側(cè)GaN直接連接功率地
• 并聯(lián)體二極管D6和D7用于最小化電流再循環(huán)期間的電壓降
• 獨特的快速喚醒時間：首個HIN脈沖后在LIN生成后極速喚醒，確保突發(fā)模式高效率
• 推薦使用6.2V齊納二極管進行GH和OUTb間鉗位保護

3.2 反激變換器應(yīng)用

?有源鉗位反激?：

• 需根據(jù)目標(biāo)功率合理選擇檢測電阻R17-R20
• SENSE引腳連接控制器以閉合峰值電流模式回路
• 外部體二極管D6、D7可移除，但必須使用D11（6.2V齊納二極管）保護高側(cè)GaN柵極

?諧振反激?：

• 檢測電阻需根據(jù)輸出功率目標(biāo)精確計算
• 保持高側(cè)GaN柵極的外部保護配置

3.3 同步逆降變換器應(yīng)用

適用于非隔離逆降變換拓?fù)?，MASTERGAN4L替代傳統(tǒng)開關(guān)元件和二極管。在500W LED驅(qū)動器中已驗證其性能，輸入電壓400V，輸出1.2A LED串電壓范圍150-350V。

四、電路設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 電源架構(gòu)

• ?核心調(diào)節(jié)器?：U1和Q1組成精密6V調(diào)節(jié)器，通過R3和R6電阻設(shè)置
• ?柵極驅(qū)動供電?：通過二極管D10提供VCC至PVCC（低側(cè)電源）
• ?高側(cè)驅(qū)動?：外部升壓二極管D2和升壓電容C9提供穩(wěn)定的6V電壓

4.2 信號處理優(yōu)化

-- R12/C15、R11/C16濾波器：有效抑制不需要的毛刺
-- 可調(diào)延遲：通過專用RC濾波器調(diào)制輸入LIN和HIN驅(qū)動信號的延遲時間

五、熱管理與布局設(shè)計

5.1 物理規(guī)格

• ?PCB尺寸?：30×40mm FR-4基板
• ?熱阻特性?：Rth(J-A) = 45°C/W（無強制風(fēng)冷條件）

5.2 布局建議

雙面PCB設(shè)計確保：

• 優(yōu)化的元件布局實現(xiàn)最佳熱分布
• 高密度功率驅(qū)動器的緊湊實現(xiàn)
• 散熱路徑的合理規(guī)劃

六、關(guān)鍵元器件選型指南

根據(jù)物料清單（BOM），重點器件包括：

?半導(dǎo)體器件?：

• U3：MASTERGAN4L（9×9×1mm QFN封裝）
• D2、D6、D7：STTH1R06A整流器（600V-1A）
• D11：6.2V齊納二極管（高側(cè)GaN柵極保護）

?被動元件?：

• C9：47nF升壓電容（0603封裝）
• C7：100nF電容器（1812封裝，630V耐壓）
• R17-R20：檢測電阻（0805封裝，150V耐壓）

七、設(shè)計注意事項

7.1 保護策略

• 始終配置高側(cè)GaN柵極保護（D11）
• 考慮EMI優(yōu)化，可選用緩沖網(wǎng)絡(luò)C12和R10（PCB底面安裝）

7.2 性能優(yōu)化

• 檢測電阻阻值需根據(jù)具體應(yīng)用功率需求精確計算
• 熱設(shè)計必須考慮環(huán)境溫度和諧振網(wǎng)絡(luò)特性
• 驅(qū)動信號時序需嚴(yán)格遵循手冊推薦值