STMicroelectronics STGAP2GSN隔离式3A单栅极驱动器隔离栅极驱动通道、低压控制和接口电路。该栅极驱动器具有2A源电流、3A灌电流能力以及轨到轨输出，因此适合用于中等功率和大功率应用，例如工业应用中的电源转换和电机驱动器逆变器。该器件通过专用栅极电阻器实现独立优化的导通和关断。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STGAP2GSN隔离式3A单栅极驱动器数据手册.pdf

STMicroelectronics STGAP2GSN集成了各种保护功能，包括热关断和UVLO，并针对增强模式GaN FET进行了优化，从而可实现简单的设计、高效率和可靠的系统。双输入引脚支持选择信号极性控制和实施HW互锁保护，可在控制器发生故障时避免交叉传导。输入至输出传播延迟结果小于45ns，可提供较高的PWM控制精度。可提供待机模式，降低空闲功耗。

特性

• 高达1700V高压轨
• 25°C、VH = 6V时驱动器电流能力：2A/3A拉/灌电流
• dV/dt瞬态抑制：±100V/ns
• 45ns输入输出传播延迟
• 独立的拉电流和灌电流选项，可简化栅极驱动配置
• 针对GaN优化的UVLO功能
• 栅极驱动电压高达15V
• 3.3V、5V TTL/CMOS输入，带迟滞
• 高温关断保护
• 待机功能
• 窄体SO-8封装

框图

STGAP2GSN隔离式栅极驱动器技术解析与应用指南

一、器件概述与核心特性

STGAP2GSN是意法半导体推出的专门针对增强型GaN FET优化的隔离式单栅极驱动器，具有以下突出特性：

‌电气性能优势‌：

• 支持高达1700V的高压轨
• 驱动能力：2A源电流/3A灌电流（25°C，VH=6V）
• 输入输出传播延迟仅45ns
• dV/dt瞬态抗扰度达到±100V/ns
• 栅极驱动电压最高15V

‌系统保护功能‌：

• 专为GaN优化的欠压锁定(UVLO)功能
• 温度关断保护
• 独立的灌电流和源电流输出配置

二、关键电气参数深度分析

2.1 绝对最大额定值（表2）

• 逻辑电源电压(VDD)：-0.3V至6V
• 正电源电压(VH)：-0.3V至15V
• 栅极驱动器输出电压(GON、GOFF)：-0.3V至VH+0.3V
• 结温范围：-40°C至150°C

2.2 推荐工作条件（表3）

• VDD逻辑电源：3.1V至5.5V
• VH正电源电压：Max(VHon)至13V
• 输入输出工作电压：-1700V至+1700V
• 最大开关频率：2MHz（实际限制取决于功耗和TJ）

2.3 动态特性（表5）

• 开通传播延迟(tDon)：典型值42ns（VDD=5V，TJ=25°C）
• 关断传播延迟(tDoff)：典型值42ns（VDD=5V，TJ=25°C）
• 上升时间(tr)、下降时间(tf)：30ns（CL=4.7nF）
• 脉冲宽度失真(PWD)：典型值4.5ns
• 共模瞬态抗扰度(CMTI)：100V/ns

三、功能架构与工作模式

3.1 栅极驱动电源架构

器件支持单极和双极两种栅极驱动配置：

• ‌单极驱动‌：仅使用VH正电源
• ‌双极驱动‌：同时使用VH正电源和VL负电源

3.2 "安全状态"机制

当出现以下情况时，器件自动进入安全状态：

• GOFF引脚处于开启状态
• GON引脚呈高阻态
  此状态在隔离侧电源上电期间（VH < VHon）建立，并在器件断电阶段（VH < VHoff）维持。

3.3 控制逻辑与输入接口

提供双输入引脚(IN+、IN-），支持信号极性控制和硬件互锁保护，避免控制器故障时的交叉导通。

四、典型应用设计要点

4.1 GaN FET驱动优化

由于GaN HEMT的阈值电压通常低于2V，设计中需特别注意：

• 使用不同阻值的开通和关断栅极电阻，关断电阻应小于开通电阻
• 在栅极和开尔文源引脚之间配置10kΩ下拉电阻，防止驱动未上电时的栅极尖峰
• 在高dV/dt瞬态期间避免感应导通

4.2 PCB布局关键考量

‌栅极环路优化‌：

• 功率管尽可能靠近栅极驱动器放置
• 使用内层平面层布线栅极电流返回路径
• 在驱动器和功率开关源引脚附近布置足够通孔

‌电源去耦策略‌：

• 在每个电源引脚附近放置100nF陶瓷电容
• 额外配置1μF至10μF电容提供脉冲电流储能
• 推荐使用低ESR SMT陶瓷电容

五、热管理与可靠性设计

5.1 热特性参数（表4）

• 结到环境热阻(Rth(JA))：130°C/W（JEDEC 2s2p PCB，静止空气）

5.2 保护机制

• ‌热关断保护‌：结温达到TSD阈值（典型170°C）时激活
• ‌看门狗功能‌：监测高低压侧通信状态
• ‌待机模式‌：显著降低VDD和VH电源的静态电流

六、隔离性能与安全认证

器件满足严格的隔离标准要求：

• 输入输出测试电压：2720VPEAK（类型测试）
• 瞬态过电压：4800VPEAK
• 隔离耐压：2828VRMS/4000VPEAK（1分钟类型测试）

七、封装与订购信息

采用窄体SO-8封装，提供以下订购选项：

• STGAP2GSNC：管装
• STGAP2GSNCTR：卷带包装

八、设计验证与测试建议

8.1 时序验证

• 使用图8的时序定义进行波形测量
• 确保传播延迟在规格范围内

8.2 共模抗扰度测试

参照图9的CMTI测试电路，验证在VCM=1500V条件下的性能表现。