Texas Instrument LMG3526R050 650V GaN FET具有集成式驱动器和保护功能，适用于开关模式电源转换器，可让设计人员实现更高水平的功率密度和效率。LMG3526R050集成了一个硅驱动器，可实现高达150V/ns的开关速度。与分立式硅栅极驱动器相比，TI的集成式精密栅极偏置可实现更高的开关SOA。这种集成特性与TI的低电感封装技术相结合，可在硬开关电源拓扑中提供超小的振铃和干净的开关。可调栅极驱动强度允许将压摆率控制在15V/ns至150V/ns之间。这可用于主动控制EMI并优化开关性能。

数据手册：*附件：Texas Instruments LMG3526R050 650 V GaN FET数据手册.pdf

高级功能包括数字温度报告、故障检测和零电压检测 (ZVD)。GaN FET的温度通过可变占空比PWM输出报告。报告的故障包括过热、过流和UVLO监测。ZVD功能可在实现零电压开关（ZVS）时，从ZVD引脚提供脉冲输出。

特性

• 带集成栅极驱动器的650V硅上氮化镓场效应晶体管 (FET)
  • 集成高精度栅极偏置电压
  • 200V/ns FET释抑
  • 3.6MHz开关频率
  • 15V/ns到150V/ns转换速率，用于优化开关性能和缓解EMI
  • 在7.5V至18V电源下工作
• 高级电源管理
  • 数字温度PWM输出
• 有助于实现软开关转换器的零电压检测功能
• 强大的保护功能
  • 响应时间少于100ns的逐周期过流和锁存短路保护
  • 硬开关时可承受720 V浪涌
  • 针对内部过热和UVLO监控的自我保护
• 顶部冷却12mm × 12mm VQFN封装将电气路径和热路径分开，以实现最低的功率环路电感

简化框图

德州仪器LMG3526R050 650V GaN FET集成驱动技术深度解析

核心技术解析

1. 直接驱动GaN架构

相比传统cascode结构，LMG352xR050采用创新的直接驱动技术：

• ‌双路径设计‌：通过内部buck-boost转换器产生-14V负压直接关断GaN器件
• ‌性能优势‌：
  • 降低GaN栅源电荷(QGS)约30%
  • 消除Si MOSFET雪崩风险
  • 实现15-150V/ns可调开关速率
• ‌动态控制‌：通过RDRV引脚电阻(1-500kΩ)精确调节开关速率

2. 先进保护机制

‌三重保护系统‌确保器件可靠性：

1. ‌ 过流保护(OCP) ‌：
   • 阈值：45-65A(可调)
   • 响应时间：<170ns
   • 周期循环模式防止过热
2. ‌ 短路保护(SCP) ‌：
   • 双重触发机制(di/dt >150A/µs或I>65-95A)
   • <100ns极速响应
   • 自动进入慢关断模式降低电压应力
3. ‌温度保护‌：
   • GaN过热保护：175℃触发(30℃迟滞)
   • 驱动器过热保护：185℃触发(20℃迟滞)
   • 数字温度报告：9kHz PWM输出(占空比对应结温)

3. 零电压检测功能(LMG3526R050专属)

‌ZVD引脚‌实现智能软开关控制：

• 检测窗口：42-56ns第三象限导通时间
• 输出脉冲：75-140ns宽度
• 应用价值：
  • 简化LLC谐振变换器设计
  • 优化TCM图腾柱PFC效率
  • 实时反馈ZVS状态

关键性能参数

参数	LMG3522R050	LMG3526R050	单位
导通电阻@25℃	43	43	mΩ
最大开关频率	3.6	3.6	MHz
开关速率范围	15-150	15-150	V/ns
输出电荷(QOSS)	100	100	nC
反向恢复电荷(QRR)	0	0	nC
工作结温范围	-40~125	-40~125	℃

典型应用设计指南

1. 半桥配置要点

‌关键元件选型建议‌：

• ‌BBSW电感‌：4.7μH(饱和电流>1A)
• ‌VNEG电容‌：2.2μF低ESR陶瓷电容
• ‌栅极电阻‌：根据EMI需求选择1-500kΩ

‌布局四大黄金法则‌：

1. 采用4层PCB板设计
2. 功率回路面积<2.5nH
3. VNEG去耦电容距离<5mm
4. 信号走线下方设置接地屏蔽层

2. 热设计规范

• ‌散热方案‌：顶部安装隔离式散热器
• ‌PCB优化‌：
  • 使用3oz铜厚
  • 添加0.3mm直径散热过孔(间距1mm)
  • 开关节点铜面积最小化
• ‌结温估算公式‌：
  TJ(℃) = 162.3 × DTEMP + 20.1(精度±5℃@25℃)

行业应用场景

1. ‌数据中心电源‌：
   • 高频PFC电路(>1MHz)
   • 48V/12V DC-DC转换
2. ‌新能源汽车‌：
   • 车载充电机(OBC)
   • 电池管理系统
3. ‌工业驱动‌：
   • 伺服电机控制器
   • 工业电源模块
4. ‌光伏系统‌：
   • 组串式逆变器
   • 储能变流器

设计资源与支持

TI提供完整生态系统支持：

• ‌参考设计‌：TIDA-020031(半桥方案)
• ‌仿真模型‌：PSpice和IBIS模型
• ‌计算工具‌：栅极驱动设计Excel工具
• ‌安全认证‌：ISO 26262 ASIL B合规报告

技术发展趋势

随着电力电子向高频高效发展，LMG352xR050代表的智能GaN解决方案将在以下领域产生深远影响：

1. 数据中心电源密度提升30%以上
2. 电动汽车充电模块小型化
3. 可再生能源系统效率突破99%
4. 工业自动化设备体积缩减50%

设计人员应特别注意功率回路布局和热设计，以充分发挥第三代半导体性能潜力。TI创新的直接驱动架构和多重保护机制，为GaN技术的大规模商用提供了可靠保障。