STMicroelectronics EVLMG1LPBRDR1基于GaN的半橋電源模塊配有MASTERGAN1L，其可快速創建拓撲，無需完整的PCB設計。該模塊經過微調，可用于LLC應用，其低側電阻器設置為零，外部體二極管與每個半橋GaN并聯。該模塊還可用于有源鉗位或諧振峰值電流模式反激式應用，僅需適當調整低側檢測電阻器并消除并聯二極管。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics EVLMG1LPBRDR1基于GaN的半橋電源模塊數據手冊.pdf

PCB中嵌入了兩個6V替代線性穩壓器：一個簡易的低成本穩壓器和一個更精密的溫度獨立穩壓器。由于采用外部自舉二極管和電容器，因此可為VCC、PVCC和Vbo正確供電。該模塊只接受單獨的驅動信號，通過調整專用RC濾波器可以調制延遲時間。

特性

• 配備MASTERGAN1L的GaN半橋子板，適合用于需要快速喚醒的電源應用
• 嵌入獨立可調死區時間，用于LIN和HIN信號
• 6V板載替代選項
• 分立式自舉二極管和電容器，用于高頻解決方案
• 可調低側分流器，用于峰值電流模式控制算法
• 外部并聯體二極管，滿足LLC應用需求
• 45°C/W結點至環境熱阻（無需強制氣流，以評估大型電源拓撲
• 30mm x 40mm寬FR-4 PCB
• 符合RoHS指令

示意圖

基于MASTERGAN1L的GaN半橋電源模塊技術解析與應用指南?

一、模塊核心特性與架構設計

EVLMG1LPBRDR1是集成MASTERGAN1L的氮化鎵半橋功率模塊，專為高效能電源應用優化。其技術亮點包括：

• ?獨立死區調節?：LIN/HIN信號支持獨立可調死區時間，適配不同開關頻率需求
• ?雙路徑供電方案?：板載兩種6V穩壓器（低成本基礎版與高精度溫度穩定版）
• ?高頻優化設計?：分立式 bootstrap 二極管與電容支持高頻開關操作
• ?多功能檢測接口?：可調節低側采樣電阻支持峰值電流模式控制
• ?熱管理能力?：45°C/W結到環境熱阻（無強制風冷）
• ?應用拓撲兼容性?：通過外置并聯體二極管支持LLC諧振架構

二、引腳功能深度解析

模塊采用15引腳連接器（詳見表1），關鍵引腳配置如下：

• ?功率端口?（引腳1-8）：
  • VH（1,2）：高壓輸入，直連MASTERGAN1L的VS引腳（推薦工作電壓520V）
  • OUT（4,5）：功率輸出端，連接諧振網絡或變壓器
  • POWER GND（7,8）：功率器件參考地
• ?控制端口?（引腳9-13）：
  • SD/OD（9）：通過外部信號使能/禁用器件（默認上拉至VCC）
  • LIN/HIN（11,12）：驅動信號輸入，兼容0-20V電平
• ?供電與檢測?（引腳14-15）：
  • VAUX_REG（14）：板載穩壓器輸入，默認配置選用高精度穩壓電路

三、典型應用場景配置方案

3.1 LLC諧振變換器

• ?拓撲適配?：R17-R20采樣電阻預設為0Ω，低側GaN直接連接功率地
• ?效率優化?：并聯二極管D6、D7降低電流循環期間壓降
• ?動態響應?：MASTERGAN1L在LIN脈沖后實現快速喚醒，提升突發模式效率

1. 連接方式：VH接入高壓母線，OUT連接諧振腔，控制器通過LIN/HIN發送互補PWM
2. 散熱設計：基于45°C/W熱阻計算最大可管理功率（參考AN5644設計案例）

3.2 反激變換器拓撲

• ?有源鉗位反激?（圖4）：需配置采樣電阻（R17-R20），移除D6、D7，高側GaN必須通過D11（6.2V齊納二極管）保護
• ?諧振反激?（圖5）：SENSE引腳連接控制器實現峰值電流檢測
• ?關鍵設置?：調整RC濾波網絡（R12/C15、R11/C16）實現輸入信號延時調節

3.3 同步逆降變換器

• ?非隔離架構?：適用于大功率LED驅動（參考AN5865實現500W輸出）

1. 保留采樣電阻配置
2. 移除并聯二極管D6、D7
3. 始終安裝高側GaN保護齊納管D11

四、硬件設計關鍵要素

4.1 供電架構

• ?核心供電?：外部電源輸入VAUX_REG → 穩壓器U1+Q1生成精準6V → 二極管D10送至VCC → bootstrap網絡（D2+C9）生成高側驅動電壓
• ?備用方案?：可選擇低成本穩壓電路（Q2+D4）

4.2 布局與散熱

• PCB尺寸：30×40mm FR-4板材
• 熱阻特性：自然冷卻條件下Rth(J-A)=45°C/W（參考AN5917優化指南）

五、物料選型與替代方案

模塊采用標準封裝器件（詳見表2）：

• ?功率器件?：MASTERGAN1L（QFN9×9mm）集成600V GaN HEMT與高壓驅動
• ?關鍵備選?：
  1. C12/R10可配置為緩沖網絡優化EMI
  2. 兩種穩壓器方案支持成本/精度權衡選擇

六、設計驗證與參考資源

• ?仿真支持?：MASTERGAN1L數據手冊提供開關特性模型[1]
• ?實測案例?：
  • 250W LLC演示板（AN5644）[2]
  • 可調光LED驅動方案（AN5865）[3]
• ?持續更新?：文檔版本DB5096-Rev1（2023年9月）