‌STGAP2HD隔离式双栅极驱动器技术解析与应用指南

STMicroelectronics STGAP2HD电流隔离4A双通道栅极驱动器在每个栅极驱动通道、低电压控制和接口电路之间提供电流隔离。该栅极驱动器具有4A电流能力和轨到轨输出，因此适合用于中等功率和大功率应用，例如电源转换和工业电机驱动器逆变器。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STGAP2HD电隔离4A双栅极驱动器数据手册.pdf

STM STGAP2HD 4A双通道栅极驱动器具有独立的输出引脚，可使用专用栅极电阻器优化导通和关断。米勒CLAMP功能可避免半桥拓扑中快速换向时的栅极尖峰。

STGAP2HD将保护功能与专用SD和BRAKE引脚集成在一起。该器件设有UVLO和热关断功能，可高效设计高可靠性系统。

在半桥拓扑中，联锁功能可防止输出同时为高电平，避免在逻辑输入命令错误时发生击穿条件。专用配置引脚可以禁用联锁功能，从而允许两个通道独立并行运行。输入至输出传播延迟结果小于75ns，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1200V高压轨
• 驱动器电流能力：4A拉电流/灌电流（25°C时）
• dV/dt瞬态抑制：±100V/ns
• 整体输入-输出传播延迟：75ns
• 独立的拉电流和灌电流选项，可简化栅极驱动配置
• 4A米勒钳位
• UVLO功能
• 可配置联锁功能
• 专用SD和BRAKE引脚
• 栅极驱动电压高达26V
• 3.3V、5V TTL/CMOS输入，带迟滞
• 高温关断保护
• 待机功能
• 6kV电隔离
• 宽体SO-36W

框图

STGAP2HD隔离式双栅极驱动器技术解析与应用指南‌

一、产品核心特性概述

STGAP2HD是意法半导体推出的电隔离4A双栅极驱动器，具有以下突破性特性：

• ‌高耐压能力‌：支持高达1200V的工作电压
• ‌强驱动性能‌：4A sink/source电流能力（25℃条件下）
• ‌卓越抗干扰‌：dV/dt瞬态抗扰度达到±100 V/ns
• ‌高速响应‌：总输入-输出传播延迟仅75ns
• ‌6kV电气隔离‌：提供可靠的信号隔离保护

二、关键技术参数详解

2.1 极限工作参数

• ‌漏源电压VDS‌：1200V最大值
• ‌栅源电压VGS‌：26V最大值
• ‌工作结温‌：-40℃至+125℃范围

2.2 电气特性亮点

• ‌传播延迟‌：典型值50ns，最大值75ns
• ‌开关速度‌：上升/下降时间典型值30ns
• ‌ 共模瞬态抗扰度(CMTI) ‌：≥100 V/ns
• ‌导通电阻‌：源极RDS_ON典型值1.25Ω，漏极RDS_ON典型值1.1Ω

2.3 供电系统要求

• ‌逻辑电源VDD‌：3.1V至5.5V
• ‌栅极驱动电源VH_x‌：最高26V
• ‌UVLO保护‌：VH_x开启阈值8.6V-9.6V，关闭阈值7.9V-8.9V

三、创新功能机制解析

3.1 独立输出引脚设计

• ‌ GON_x（源极输出） ‌：专门控制开启过程
• ‌ GOFF_x（漏极输出） ‌：独立优化关断性能
• ‌ CLAMP_x（米勒钳位） ‌：有效抑制栅极尖峰

3.2 智能保护系统

‌ 互锁功能(iLOCK) ‌：

• 防止半桥拓扑中的直通现象
• 可通过iLOCK引脚禁用，实现通道并行操作

‌热保护机制‌：

• 温度关机阈值典型值170℃
• 温度滞回20℃
• 确保系统高温可靠性

3.3 多种工作模式

‌待机模式‌：

• 显著降低空闲功耗
• 唤醒时间仅10-35μs
• 提供灵活的低功耗管理方案

四、典型应用场景配置

4.1 半桥拓扑配置

‌关键元件选型‌：

• VDD旁路电容：100nF + 1-10μF组合
• VH_x滤波电容：同等配置要求
• 栅极电阻：根据开关速度需求独立配置

‌布局建议‌：

• 功率管尽量靠近驱动器
• 避免隔离区域下方走线
• 采用多层板设计增强散热

4.2 驱动方案选择

‌单极性驱动‌：

• 适用于标准MOSFET/IGBT驱动
• 简化电源设计

‌双极性驱动‌：

• 支持负压关断
• 增强抗干扰能力
• 适合高噪声环境

五、工程实践指导要点

5.1 PCB布局最佳实践

• ‌电容布局‌：100nF陶瓷电容紧贴电源引脚
• ‌热管理‌：通过多个过孔连接内部接地层
• ‌隔离保护‌：保持隔离区域的洁净度

5.2 系统可靠性设计

‌保护功能配置‌：

• SD（关机引脚）：紧急停机控制
• BRAKE（制动引脚）：快速制动功能
• CLAMP功能：防止米勒效应导致的误开启

六、应用领域拓展

• ‌工业驱动‌：电机控制系统、工厂自动化
• ‌功率转换‌：UPS、直流-直流变换器
• ‌新能源‌：电池充电系统、太阳能逆变器
• ‌家电领域‌：压缩机驱动、风扇控制