STMicroelectronics EVLMG4LPWRBR1基于GaN的半橋電源模塊配有MASTERGAN4L，其可快速創建拓撲，無需完整的PCB設計。30mm x 40mm寬FR-4 PCB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 EVLMG4LPWRBR1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MASTERGAN4L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

EVLMG4LPWRBR1 GaN功率模塊技術解析與應用指南

一、產品概述

?EVLMG4LPWRBR1?是一款基于MASTERGAN4L的GaN半橋功率模塊，專為高效電源應用而設計。該模塊通過集成完整的功率驅動解決方案，幫助工程師快速構建新型拓撲結構，無需設計完整PCB即可實現高性能功率轉換。

二、核心特性分析

2.1 技術創新特性

• ?獨立可調死區時間?：LIN和HIN信號支持獨立調節，增強系統靈活性
• ?雙路6V穩壓器選項?：集成低成本與高精度溫度無關兩種調節方案
• ?高頻解決方案支持?：分立式升壓二極管和電容器設計
• ?峰值電流模式控制?：可調節低側分流電阻支持精密電流監控
• ?熱管理優化?：45°C/W的結到環境熱阻，適合大功率拓撲評估

2.2 引腳功能詳解

模塊配備15引腳連接器，關鍵引腳配置如下：

?功率引腳?：

• VH（引腳1-2）：高壓輸入，連接MASTERGAN4L的VS引腳，支持520V推薦工作電壓
• OUT（引腳4-5）：功率輸出，連接負載設備（如諧振網絡、變壓器等）
• GND（引腳7-8）：功率器件參考電壓端

?控制信號引腳?：

• LIN/HIN（引腳11-12）：驅動信號輸入，最高支持20V輸入范圍
• SD/OD（引腳9）：獨立使能/禁用控制，上拉至VCC
• SENSE（引腳13）：低側電流信號輸出，支持峰值電流模式控制

三、應用場景配置

3.1 LLC諧振變換器應用

?配置特點?：

• 默認設置R17、R18、R19、R20為0Ω，低側GaN直接連接功率地
• 并聯體二極管D6和D7用于最小化電流再循環期間的電壓降
• 獨特的快速喚醒時間：首個HIN脈沖后在LIN生成后極速喚醒，確保突發模式高效率
• 推薦使用6.2V齊納二極管進行GH和OUTb間鉗位保護

3.2 反激變換器應用

?有源鉗位反激?：

• 需根據目標功率合理選擇檢測電阻R17-R20
• SENSE引腳連接控制器以閉合峰值電流模式回路
• 外部體二極管D6、D7可移除，但必須使用D11（6.2V齊納二極管）保護高側GaN柵極

?諧振反激?：

• 檢測電阻需根據輸出功率目標精確計算
• 保持高側GaN柵極的外部保護配置

3.3 同步逆降變換器應用

適用于非隔離逆降變換拓撲，MASTERGAN4L替代傳統開關元件和二極管。在500W LED驅動器中已驗證其性能，輸入電壓400V，輸出1.2A LED串電壓范圍150-350V。

四、電路設計與實現

4.1 電源架構

• ?核心調節器?：U1和Q1組成精密6V調節器，通過R3和R6電阻設置
• ?柵極驅動供電?：通過二極管D10提供VCC至PVCC（低側電源）
• ?高側驅動?：外部升壓二極管D2和升壓電容C9提供穩定的6V電壓

4.2 信號處理優化

-- R12/C15、R11/C16濾波器：有效抑制不需要的毛刺
-- 可調延遲：通過專用RC濾波器調制輸入LIN和HIN驅動信號的延遲時間

五、熱管理與布局設計

5.1 物理規格

• ?PCB尺寸?：30×40mm FR-4基板
• ?熱阻特性?：Rth(J-A) = 45°C/W（無強制風冷條件）

5.2 布局建議

雙面PCB設計確保：

• 優化的元件布局實現最佳熱分布
• 高密度功率驅動器的緊湊實現
• 散熱路徑的合理規劃

六、關鍵元器件選型指南

根據物料清單（BOM），重點器件包括：

?半導體器件?：

• U3：MASTERGAN4L（9×9×1mm QFN封裝）
• D2、D6、D7：STTH1R06A整流器（600V-1A）
• D11：6.2V齊納二極管（高側GaN柵極保護）

?被動元件?：

• C9：47nF升壓電容（0603封裝）
• C7：100nF電容器（1812封裝，630V耐壓）
• R17-R20：檢測電阻（0805封裝，150V耐壓）

七、設計注意事項

7.1 保護策略

• 始終配置高側GaN柵極保護（D11）
• 考慮EMI優化，可選用緩沖網絡C12和R10（PCB底面安裝）

7.2 性能優化

• 檢測電阻阻值需根據具體應用功率需求精確計算
• 熱設計必須考慮環境溫度和諧振網絡特性
• 驅動信號時序需嚴格遵循手冊推薦值