STMicroelectronics EVSTDRIVEG60015演示板允许用户评估STDRIVEG600高速半桥栅极驱动器。STDRIVEG600经过优化，可驱动高压增强模式GaN HEMT。该器件具有集成自举二极管，可提供高达20V的外部开关，并具有专为GaN HEMT定制的欠压保护。

数据手册：*附件：STMicroelectronics EVSTDRIVEG60015演示板数据手册.pdf

电源和信号连接

STDRIVEG60015演示板技术解析：650V E模式GaN半桥驱动设计指南

一、产品概述与核心特性

STDRIVEG60015是意法半导体推出的高性能演示板，专门用于评估STDRIVEG600栅极驱动器与SGT120R65AL E模式GaN晶体管的协同工作表现。该板卡采用标准50×70mm FR-4 PCB设计，在静止空气中可实现25°C/W的结到环境热阻。

‌ 核心亮点特性： ‌

• ‌高压驱动能力‌：采用600V STDRIVEG600栅极驱动器，支持高达500V的总线电压
• ‌高效GaN器件‌：集成75mΩ典型值、650V E模式GaN HEMT，采用5×6mm PowerFLAT HV封装
• ‌灵活供电设计‌：4.75至6.5V VCC栅极驱动电源电压
• ‌智能死区控制‌：板载可调死区发生器，可将单个PWM信号转换为独立的高侧和低侧死区时间
• ‌集成电源管理‌：板载3.3V稳压器，可为外部电路供电

二、关键电路设计深度解析

2.1 栅极驱动架构

STDRIVEG600是一款高速半桥栅极驱动器，专门优化用于驱动高压增强模式GaN HEMT。该器件集成了自举二极管，允许为外部开关提供高达20V的供电，并配备针对GaN HEMT定制的欠压保护功能。

‌ 驱动拓扑特点： ‌

• 支持高侧和低侧独立控制
• 集成自举电路设计
• 优化的开关速度和抗干扰能力

2.2 功率级设计

功率级采用两个SGT120R65AL 650V E模式GaN开关管组成半桥结构：

• ‌导通电阻‌：75mΩ典型值
• ‌封装技术‌：PowerFLAT 5×6mm HV，集成Kelvin源极
• ‌布局优化‌：减小寄生电感和电容影响

三、系统连接与配置指南

3.1 电源连接规范

演示板提供完整的连接接口，确保系统稳定运行：

‌ 电源连接器配置： ‌

• ‌J1‌：6V栅极驱动器电源输入
• ‌J4‌：高压总线正极供电（三个引脚并联）
• ‌J6‌：功率地连接（三个引脚并联）

‌ 推荐的上电顺序： ‌

1. 首先开启VCC电源
2. 然后施加HV总线电压
   ‌ 推荐的下电顺序： ‌
3. 首先关闭HV总线电源
4. 然后关闭VCC电源

3.2 信号输入配置

系统支持两种输入模式，用户可根据应用需求灵活选择：

输入模式	电阻配置	功能描述
‌PWM模式‌	R4、R7闭合，R17、R18开路	LIN和HIN由板载死区发生器从J2第7引脚的单PWM信号生成
‌直接输入模式‌	R17、R18闭合，R4、R7开路	直接连接至STDRIVEG600的LIN和HIN引脚，输入范围可达20V

3.3 死区时间调整

板载可编程死区发生器提供灵活的时序控制：

• ‌TR1‌：设置高侧开启前的死区时间
• ‌TR2‌：设置低侧开启前的死区时间
• ‌默认值‌：微调器处于制造中间位置时，典型死区时间约为100ns
• ‌范围调整‌：可通过更换C3和C7电容改变死区发生器范围

四、安全操作与工程实践

4.1 安全操作规范

由于涉及高压操作，必须严格遵守安全准则：

‌ 电气安全要求： ‌

• 所有测量设备必须使用充分绝缘的探头、夹子和连接线
• 切勿在演示板通电时触摸板卡，存在电击危险
• 在断开电源供应后，不要立即接触板卡，因为包含可能带电电容器的部件需要时间放电

‌ 个人防护措施： ‌

• 始终佩戴合适的个人防护设备，如绝缘手套和安全眼镜
• 安装防护罩，如必要时使用带互锁的绝缘盒

4.2 热管理设计

PCB热设计参数：

• ‌尺寸规格‌：50×70mm FR-4材料
• ‌热阻性能‌：25°C/W Rth(J-A)（静止空气条件下）
• ‌散热策略‌：通过优化的铜箔布局和热过孔设计

五、性能监控与调试接口

5.1 栅极信号监测

板卡提供专业级监测接口，确保设计验证的准确性：

• ‌CN1‌：用于使用高带宽、高压差分探头监测高侧GaN功率晶体管的栅极（GH）
• ‌CN2‌：用于使用高带宽差分探头监测低侧GaN功率晶体管的栅极（GL）

‌ 推荐探头要求： ‌

• 光学隔离探头
• 具备MMCX连接器
• 高带宽性能（>100MHz）

六、应用场景与定制化能力

6.1 典型应用领域

_BLDC电机驱动
_高频开关电源
_光伏逆变器
_电动汽车充电系统

6.2 定制化扩展能力

板卡预留多个扩展焊盘，支持多种应用定制：

• 分离LIN和HIN输入信号或单PWM信号
• 使用可选的外部自举二极管
• VCC、PVCC或BOOT的独立供电
• 用于峰值电流模式拓扑的低侧分流电阻器使用

七、工程实施建议

7.1 设计验证要点

1. ‌时序验证‌：使用高带宽示波器验证死区时间设置
2. ‌热性能测试‌：在不同功率等级下监测器件温度
3. ‌开关特性‌：测量开关损耗和开关速度
4. ‌系统稳定性‌：在不同负载条件下验证系统鲁棒性

7.2 量产设计考虑

基于演示板的评估结果，为最终产品设计提供数据支撑：

• 散热器选型依据热测试结果
• PCB布局参考演示板的优化设计
• 元件选型基于实际工作条件