TTexas Instruments LMG342xEVM-04x子板将两个LMG342xR0x0 GaN FET配置在一个半桥中，具有锁存过流保护功能和所有必要的辅助外围电路。Texas Instruments LMG342xEVM-04x设计用于与大型系统搭配使用。

数据手册：*附件：Texas Instruments LMG342xEVM-04x半桥子卡数据手册.pdf

特性

• 输入电压高达600 V
• 简单的开环设计，用于评估LMG342xR0xx的性能
• 板载单/双PWM信号输入，用于死区时间可变的PWM信号
• 逐周期过流保护功能
• 便利的探测点，用于逻辑和功率级测量，示波器探头具有短接地弹簧探头

框图

基于LMG342XEVM-04X半桥子卡的GaN功率器件设计与应用

LMG342XEVM-04X核心特性解析

集成化设计优势

LMG342XEVM-04X采用创新设计，将两个LMG342XR0X0 600V GaN FET与集成驱动器和保护电路组合在半桥配置中。这种高度集成的设计包含了所有必需的偏置电路和逻辑/电源电平转换，显著简化了系统设计。

关键性能参数

• ‌电压规格‌：最大推荐工作电压480V，绝对最大电压600V
• ‌保护功能‌：集成了过温、过流、短路和欠压锁定保护
• ‌逻辑兼容性‌：支持3.3V和5V逻辑输入
• ‌实时监测‌：提供反映器件结温的实时数字输出

评估模块的硬件架构

功率回路优化设计

该评估模块的一个显著特点是其优化的功率回路布局。所有电源级和栅极驱动的高频电流回路都完全封闭在板上，最大限度地减少了功率回路寄生电感。这种设计带来了两大优势：

1. 降低电压过冲
2. 提高整体开关性能

接口设计特点

模块采用插座式外部连接设计，便于与外部电源级接口，支持在各种应用中灵活使用LMG342XR0X0器件。评估模块提供了12个逻辑引脚和6个电源引脚，具体功能包括：

• 低侧和高侧PWM输入
• 故障和过流指示输出
• 温度监测输出
• 电源和接地连接

典型应用场景

电力电子转换拓扑

LMG342XEVM-04X特别适合以下应用场景：

1. ‌图腾柱PFC转换器‌：利用GaN的高频优势实现高效率功率因数校正
2. ‌相移全桥或LLC转换器‌：适用于隔离型DC/DC转换
3. ‌逆变器应用‌：用于太阳能逆变器或电机驱动
4. ‌Buck或Boost转换器‌：实现非隔离的电压转换

与主板配合使用

TI提供了两款配套主板(LMG342X-BB-EVM和LMG34XX-BB-EVM)用于评估：

• ‌LMG342X-BB-EVM‌：支持高达4kW功率
• ‌LMG34XX-BB-EVM‌：提供最高1.7kW功率
  这些主板设计用于在开环同步Buck或Boost转换器中运行LMG342XR0X0。

安全操作指南

高压安全注意事项

由于涉及高压操作，使用LMG342XEVM-04X时必须严格遵守安全规范：

1. ‌工作区域安全‌：
   • 保持工作区域清洁有序
   • 电路通电时必须有合格的观察人员在场
   • 使用隔离测试设备，配备过压和过流保护
2. ‌电气安全措施‌：
   • 进行任何电气测量前，断开EVM所有输入、输出和电气负载
   • 假设EVM可能完全接入高压，采取适当预防措施
   • 通电时切勿触摸EVM或其电路
3. ‌个人防护装备‌：
   • 佩戴乳胶手套和带侧罩的安全眼镜
   • 考虑使用带联锁装置的半透明塑料盒保护EVM

热管理方案

散热设计考量

评估模块安装了散热器以帮助LMG342XR0X0散热。关键热设计要素包括：

• ‌铜垫设计‌：裸露的铜垫连接到器件上的DAP(Die Attach Pad)，为散热器提供低热阻抗点
• ‌隔离要求‌：两个铜垫之间存在高电势差，需要使用电隔离的热界面材料(TIM)
• ‌推荐材料‌：使用"S05MZZ12-A"散热器和"GR80A-0H-50GY"TIM(热导率8W/m·K，厚度0.5mm)

封装与PCB热设计

为实现最佳热性能，TI建议：

• 采用四层或更多层PCB以减少布局寄生电感
• 热垫中填充热过孔并平面化
• 遵循器件数据表中的布局指南优化焊点可靠性

测试与验证方法

必备测试设备

使用LMG342XEVM-04X进行评估需要以下设备：

1. ‌直流电压源‌：能够提供高达480V的输入
2. ‌直流偏置源‌：12V输出，电流能力达1.5A
3. ‌函数发生器‌：产生0-5V方波，具有可调占空比和频率
4. ‌示波器‌：至少200MHz带宽，推荐1GHz以上
5. ‌直流万用表‌：能够测量600V电压
6. ‌直流负载‌：600V工作电压，电流能力达20A

推荐测试条件

TI建议在硬开关转换器中使用50kHz至200kHz的开关频率操作LMG342XEVM-04X和主板。对于更高功率水平，建议使用外部电感。

设计指导与最佳实践

布局建议

1. ‌隔离器选择‌：推荐使用ISO77xxF系列，其在载波信号受共模噪声影响时默认输出低电平
2. ‌滤波设计‌：在隔离器输出的FAULT和OC信号上添加RC滤波器以减少CMTI噪声
3. ‌斜率控制‌：通过改变RDRV引脚连接电阻可调整GaN器件的斜率速率

自举模式配置

评估模块可修改为在自举模式下工作，其中12V偏置电压用于为两个LMG342XR0X0器件供电。实现此模式需要进行以下修改：

1. 移除R1
2. 在R2上放置2Ω电阻
3. 在D1上放置600V SOD-123二极管
4. 将低侧Rdrv电阻调整为70kΩ以上(对应斜率速率低于60V/ns)