STMicroelectronics EVLMG4LPWRBR1基于GaN的半桥电源模块配有MASTERGAN4L，其可快速创建拓扑，无需完整的PCB设计。30mm x 40mm宽FR-4 PCB模块经过微调，可用于LLC应用，其低侧电阻器设置为零，外部体二极管与每个半桥GaN并联。该模块还可用于有源钳位或谐振峰值电流模式反激式应用，仅需适当调整低侧检测电阻器并消除并联二极管。

数据手册；*附件：STMicroelectronics EVLMG4LPWRBR1基于GaN的半桥电源模块数据手册.pdf

PCB中嵌入了两个6V替代线性稳压器：一个简易的低成本稳压器和一个更精密的温度独立稳压器。由于采用外部自举二极管和电容器，因此可为VCC、PVCC和Vbo正确供电。该模块只接受单独的驱动信号，通过调整专用RC滤波器可以调制延迟时间。

特性

• 配备MASTERGAN4L的GaN半桥子板，适合用于需要快速唤醒的电源应用
• 嵌入独立可调死区时间，用于LIN和HIN信号
• 6V板载替代选项
• 分立式自举二极管和电容器，用于高频解决方案
• 可调低侧分流器，用于峰值电流模式控制算法
• 外部并联体二极管，满足LLC应用需求
• 45°C/W结点至环境热阻（无需强制气流，以评估大型电源拓扑
• 30mm x 40mm宽FR-4 PCB
• 符合RoHS指令

示意图

EVLMG4LPWRBR1 GaN功率模块技术解析与应用指南

一、产品概述

‌EVLMG4LPWRBR1‌是一款基于MASTERGAN4L的GaN半桥功率模块，专为高效电源应用而设计。该模块通过集成完整的功率驱动解决方案，帮助工程师快速构建新型拓扑结构，无需设计完整PCB即可实现高性能功率转换。

二、核心特性分析

2.1 技术创新特性

• ‌独立可调死区时间‌：LIN和HIN信号支持独立调节，增强系统灵活性
• ‌双路6V稳压器选项‌：集成低成本与高精度温度无关两种调节方案
• ‌高频解决方案支持‌：分立式升压二极管和电容器设计
• ‌峰值电流模式控制‌：可调节低侧分流电阻支持精密电流监控
• ‌热管理优化‌：45°C/W的结到环境热阻，适合大功率拓扑评估

2.2 引脚功能详解

模块配备15引脚连接器，关键引脚配置如下：

‌功率引脚‌：

• VH（引脚1-2）：高压输入，连接MASTERGAN4L的VS引脚，支持520V推荐工作电压
• OUT（引脚4-5）：功率输出，连接负载设备（如谐振网络、变压器等）
• GND（引脚7-8）：功率器件参考电压端

‌控制信号引脚‌：

• LIN/HIN（引脚11-12）：驱动信号输入，最高支持20V输入范围
• SD/OD（引脚9）：独立使能/禁用控制，上拉至VCC
• SENSE（引脚13）：低侧电流信号输出，支持峰值电流模式控制

三、应用场景配置

3.1 LLC谐振变换器应用

‌配置特点‌：

• 默认设置R17、R18、R19、R20为0Ω，低侧GaN直接连接功率地
• 并联体二极管D6和D7用于最小化电流再循环期间的电压降
• 独特的快速唤醒时间：首个HIN脉冲后在LIN生成后极速唤醒，确保突发模式高效率
• 推荐使用6.2V齐纳二极管进行GH和OUTb间钳位保护

3.2 反激变换器应用

‌有源钳位反激‌：

• 需根据目标功率合理选择检测电阻R17-R20
• SENSE引脚连接控制器以闭合峰值电流模式回路
• 外部体二极管D6、D7可移除，但必须使用D11（6.2V齐纳二极管）保护高侧GaN栅极

‌谐振反激‌：

• 检测电阻需根据输出功率目标精确计算
• 保持高侧GaN栅极的外部保护配置

3.3 同步逆降变换器应用

适用于非隔离逆降变换拓扑，MASTERGAN4L替代传统开关元件和二极管。在500W LED驱动器中已验证其性能，输入电压400V，输出1.2A LED串电压范围150-350V。

四、电路设计与实现

4.1 电源架构

• ‌核心调节器‌：U1和Q1组成精密6V调节器，通过R3和R6电阻设置
• ‌栅极驱动供电‌：通过二极管D10提供VCC至PVCC（低侧电源）
• ‌高侧驱动‌：外部升压二极管D2和升压电容C9提供稳定的6V电压

4.2 信号处理优化

-- R12/C15、R11/C16滤波器：有效抑制不需要的毛刺
-- 可调延迟：通过专用RC滤波器调制输入LIN和HIN驱动信号的延迟时间

五、热管理与布局设计

5.1 物理规格

• ‌PCB尺寸‌：30×40mm FR-4基板
• ‌热阻特性‌：Rth(J-A) = 45°C/W（无强制风冷条件）

5.2 布局建议

双面PCB设计确保：

• 优化的元件布局实现最佳热分布
• 高密度功率驱动器的紧凑实现
• 散热路径的合理规划

六、关键元器件选型指南

根据物料清单（BOM），重点器件包括：

‌半导体器件‌：

• U3：MASTERGAN4L（9×9×1mm QFN封装）
• D2、D6、D7：STTH1R06A整流器（600V-1A）
• D11：6.2V齐纳二极管（高侧GaN栅极保护）

‌被动元件‌：

• C9：47nF升压电容（0603封装）
• C7：100nF电容器（1812封装，630V耐压）
• R17-R20：检测电阻（0805封装，150V耐压）

七、设计注意事项

7.1 保护策略

• 始终配置高侧GaN栅极保护（D11）
• 考虑EMI优化，可选用缓冲网络C12和R10（PCB底面安装）

7.2 性能优化

• 检测电阻阻值需根据具体应用功率需求精确计算
• 热设计必须考虑环境温度和谐振网络特性
• 驱动信号时序需严格遵循手册推荐值