STMicroelectronics EVLSTGAP3S6S半桥评估板设计用于评估STGAP3S6S隔离式单栅极驱动器。STGAP3S6S具有6A电流能力、轨到轨输出以及用于SiC MOSFET的优化UVLO和DESAT保护阈值。因此，该器件非常适合用于工业应用中的大功率电机驱动器。该栅极驱动器具有单输出引脚和用于外部米勒钳位N沟道MOSFET的驱动器线路。该选项优化了半桥拓扑中快速换向期间的正负栅极尖峰抑制。

数据手册：*附件：STMicroelectronics EVLSTGAP3S6S半桥评估板数据手册.pdf

该板由5V VAUX连接供电，为低侧和高侧驱动部分的隔离式直流－直流转换器馈送。如果使用5V MCU，VAUX 可以直接给栅极驱动器供电，如果使用使用3.3V MCU，则由板载线性稳压器供电。PWM和复位输入可通过专用连接器轻松控制，诊断输出连接到板载LED。

器件保护特性（去饱和、软关断和米勒钳位）连接到推荐的电路板上网络，可通过电路板测试点轻松评估。双输入引脚支持选择信号极性控制和实施硬件互锁保护，以在控制器发生故障时避免交叉传导。该器件支持实现负栅极驱动，板载隔离式直流－直流转换器支持在优化的SiC MOSFET驱动电压下工作。

STMicroelectronics EVLSTGAP3S6S板支持评估STGAP3S6S的所有特性，同时在高达520V的总线电压下工作。如果需要，通过采用H^2^PAK-7封装和C4电容的适当器件替代两个SiC MOSFET，可将总线电压提高到1200V。

特性

• STGAP3SXS器件
  • 驱动器电流能力：6A拉电流/灌电流（25°C时）
  • 输入－输出传播延迟：75ns
  • 米勒夹钳驱动器，用于外部N沟道MOSFET
  • 可调软关断功能
  • UVLO功能
  • 去饱和保护
  • 栅极驱动电压高达32V
  • 负栅极驱动电压
  • 3.3V、5V TTL/CMOS输入，带迟滞
  • 温度关断保护
  • 增强型电隔离
    • 隔离电压VISO = 5.7kV RMS （符合UL 1577标准）
    • 瞬态过压VIOTM = 8kV PEAK （符合IEC 60747-17标准）
    • 最大重复隔离电压VIORM = 1.2kV PEAK （符合IEC 60747-17标准）

板布局

STGAP3S6S隔离栅极驱动评估板技术解析与应用指南

评估板核心特性与设计架构

STMicroelectronics EVLSTGAP3S6S评估板是针对STGAP3S6S隔离单通道栅极驱动器的专业开发平台，专为碳化硅(SiC) MOSFET驱动优化设计。该板采用半桥拓扑结构，具有以下‌核心特性‌：

• ‌高压支持能力‌：工作母线电压最高达520V（受限于MOSFET和电容额定值），可通过更换H2PAK-7封装的SiC MOSFET扩展至1200V
• ‌驱动配置灵活‌：通过跳线可选择四种驱动电压配置（+19/0V、+19/-4.7V、+17/0V、+17/-4.7V）
• ‌集成保护功能‌：包含去饱和保护、可调软关断、米勒钳位驱动等先进保护机制
• ‌电气隔离设计‌：板载隔离DC-DC转换器提供5.2kVpk最大隔离，符合UL 1577和IEC 60747-17标准

评估板采用‌双通道对称设计‌，包含两个STGAP3S6S驱动器分别控制高边和低边MOSFET。其架构特点包括：

1. ‌电源管理‌：由5V VAUX供电，通过隔离DC-DC转换器为高低边驱动电路供电
2. ‌控制接口‌：兼容3.3V/5V MCU，提供专用连接器控制PWM和Reset输入
3. ‌诊断指示‌：板载LED显示故障状态，测试点便于测量关键信号

关键元器件选型与电路设计

功率器件选择

评估板采用‌SCTH60N120G2-7 SiC MOSFET‌作为功率开关管，其关键参数为：

• 耐压：1200V
• 导通电阻：52mΩ
• 连续电流：60A
• 封装：H2PAK-7

该MOSFET的选择充分考虑了SiC器件的高速开关特性和高耐压需求，与STGAP3S6S驱动器的6A驱动能力完美匹配。

栅极驱动电路设计

驱动电路包含多项‌创新设计‌：

• ‌米勒钳位电路‌：通过外部N沟道MOSFET(STL7N6F7)实现，有效抑制桥臂换流时的栅极正负尖峰
• ‌软关断功能‌：可调软关断时间，防止关断过电压损坏器件
• ‌保护电路‌：集成去饱和检测、UVLO保护和温度关断三重保护机制

驱动电阻网络设计考虑了开关速度与EMI的平衡：

• 栅极驱动电阻：2.2Ω（源出）/2.2Ω（吸入）
• 米勒钳位驱动电阻：10Ω

安全操作规范与评估建议

安全注意事项

根据数据手册强调，使用评估板时必须遵守以下‌安全准则‌：

1. ‌工作环境要求‌：
   • 必须由熟悉电力电子系统的专业技术人员操作
   • 工作区域需清洁整齐，设置防触电警示屏障
   • 使用绝缘工作台和测量探头
2. ‌电气安全措施‌：
   • 禁止带电触摸评估板，断电后需等待电容完全放电
   • 操作时需佩戴绝缘手套和护目镜
   • 所有高压测量必须使用适当绝缘的测试线
3. ‌安装与冷却‌：
   • 必须严格按照规格书要求进行安装和散热
   • 避免机械应力导致绝缘距离改变
   • 防止静电损坏敏感元件

评估测试建议

为充分发挥评估板功能，建议按照以下流程进行‌系统评估‌：

1. ‌基础功能验证‌：
   • 检查各电源电压（VAUX、VDD、VH/VL）
   • 验证PWM信号传输与极性控制
   • 测试LED诊断指示功能
2. ‌保护功能测试‌：
   • 模拟去饱和条件验证保护响应
   • 调整软关断时间观察关断波形
   • 测试UVLO阈值和恢复特性
3. ‌动态性能评估‌：
   • 测量输入-输出传播延迟（典型值75ns）
   • 分析开关过程中的栅极电压振荡
   • 评估不同驱动电压配置下的开关损耗

典型应用场景与设计参考

EVLSTGAP3S6S评估板主要面向‌工业高功率应用‌，特别适用于：

• 工业电机驱动器
• 太阳能逆变器
• 电动汽车充电桩
• 不间断电源(UPS)系统

评估板提供的‌参考设计‌可直接用于：

1. ‌半桥拓扑‌：通过CN1-CN3连接器扩展功率级
2. ‌驱动配置‌：跳线选择适合SiC MOSFET的驱动电压
3. ‌保护电路‌：直接复用板载的去饱和检测和米勒钳位网络

对于需要更高电压的应用，设计人员可参考评估板的布局和元件选择，替换以下组件：

• 功率MOSFET：升级至更高电压等级的SiC器件
• 电容C4：更换更高耐压的薄膜电容
• 隔离元件：确保满足增强绝缘要求

设计资源与技术支持

STMicroelectronics为评估板提供全套‌设计资源‌：

• 完整原理图（包含栅极驱动级和电源部分）
• 四层PCB布局文件（顶层、内层1/2、底层）
• 详细的物料清单（BOM表）
• 安全操作指南

工程师可通过ST官方渠道获取：

• SPICE模型用于仿真验证
• 热设计指南
• 应用笔记（如AN4672"使用STGAP隔离驱动器驱动SiC MOSFET"）