STMicroelectronics EVSTGAP2GS演示板设计用于评估STGAP2GS隔离式单通道栅极驱动器。STGAP2GS具有2A拉电流/3A灌电流能力和轨到轨输出。凭借这些特性，该器件非常适用于中等和大功率逆变器应用。该器件通过使用专用栅极电阻器分别优化导通和关断。

数据手册：*附件：STMicroelectronics EVSTGAP2GS演示板数据手册.pdf

特性

• 设备
  • 高压轨最高达1200V
  • 驱动器电流能力：2A/3A拉电流/灌电流（+25°C，VH = 6V时）
  • 独立灌电流和拉电流，可简化栅极驱动配置
  • 输入-输出传播延迟：45ns
  • UVLO功能，针对GaN进行优化
  • 栅极驱动电压：高达15V
  • TTL/CMOS输入：3.3V、5V，带迟滞
  • 温度关断保护
• 电路板
  • 半桥式配置，高压轨最高达650V
  • SGT120R65AL具有650V、75mΩ（典型值）、15A、e-mode PowerGaN晶体管
  • 负栅极驱动
  • 板载隔离式直流-直流转换器，为高侧和低侧栅极驱动器供电，由VAUX = 5V馈电，最大隔离度为5.2kV
  • VDD逻辑由板载3.3V或VAUX = 5V提供
  • 可轻松选择跳线以驱动电压配置：+6V/0V、+6V/-3V

元件布置俯视图

STGAP2GS隔离门极驱动评估板技术解析与应用指南

一、产品概述

EVSTGAP2GS是意法半导体推出的半桥评估板，专为评估STGAP2GS隔离单门极驱动器而设计。该板采用SGT120R65AL增强型GaN晶体管，具有650V耐压、75mΩ典型导通电阻和15A电流能力。评估板最高支持650V高压总线，集成了隔离DC-DC转换器，提供完整的驱动解决方案。

二、核心特性分析

1. 门极驱动性能

• ‌驱动能力‌：2A源电流/3A灌电流（25°C，VH=6V条件下）
• ‌传播延迟‌：输入-输出仅45ns
• ‌栅极驱动电压‌：最高15V，支持负压驱动
• ‌独立优化‌：通过专用栅极电阻可独立优化开通和关断过程

2. 保护功能

• ‌ 欠压锁定(UVLO) ‌：针对增强型GaN晶体管优化
• ‌温度保护‌：集成热关断保护
• ‌硬件互锁‌：双输入引脚支持极性控制和硬件互锁保护，防止控制器故障时的交叉导通

3. 电源配置

• ‌逻辑供电‌：可由板载3.3V或外部5V(VAUX)提供
• ‌驱动电压选择‌：通过跳线轻松配置+6/0V或+6/-3V驱动模式
• ‌隔离供电‌：板载隔离DC-DC转换器，最大隔离耐压5.2kV

三、电路设计要点

1. 驱动电路架构

评估板采用完整的半桥配置：

• 高压侧和低压侧各使用一片STGAP2GS驱动器
• 驱动SGT120R65AL e-Mode GaN晶体管
• 支持负栅极驱动，优化e-Mode GaN晶体管工作

2. 输入信号处理

• ‌输入兼容性‌：支持3.3V、5V TTL/CMOS输入，带迟滞
• ‌极性控制‌：支持信号极性选择
• ‌死区时间生成‌：通过74LVC1G86和74LVC1G17芯片实现

3. 电源管理设计

• ‌隔离DC-DC‌：采用MGJ2D051509SC模块
• ‌电压调节‌：通过BC847B晶体管和齐纳二极管实现精确稳压
• ‌滤波网络‌：多层次电容滤波确保电源质量

四、关键元件选型

主要功率器件

• ‌GaN晶体管‌：SGT120R65AL（650V，75mΩ，15A）
• ‌门极驱动芯片‌：STGAP2GS（SO-8W封装）
• ‌DC-DC转换器‌：Murata MGJ2D051509SC

保护元件配置

• ‌栅极电阻‌：47Ω串联电阻配合1Ω栅极电阻
• ‌齐纳保护‌：6.8V和2.7V齐纳二极管用于过压保护

五、布局与散热考虑

PCB设计特点

• 四层板结构，优化信号完整性
• 高压部分保持足够爬电距离
• 测试点布局便于性能评估

热管理策略

• PowerFLAT 5x6封装优化散热
• 合理元件分布减少热耦合

六、应用配置指南

1. 驱动电压设置

• ‌5V模式‌：闭合R28，断开R31
• ‌3.3V模式‌：断开R28，闭合R31，R30设为240Ω
• ‌外部供电‌：R28、R31、R30全部断开

2. 信号路径选择

• ‌默认配置‌：来自PWM死区时间发生器
• ‌备选配置‌：来自连接器J1

七、性能评估要点

该评估板允许在以下方面进行全面评估：

1. ‌驱动性能‌：在不同开关频率下的驱动特性
2. ‌效率分析‌：GaN晶体管的开关损耗评估
3. ‌保护功能‌：UVLO和热关断的触发测试
4. ‌系统稳定性‌：在各种负载条件下的工作表现

八、典型应用场景

工业应用领域

• 功率转换系统
• 电机驱动逆变器
• 中高功率逆变器应用