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2021年09月15日 | ST MasterGaN系列再添两类新品，补充家族产品线
2021-09-15 来源：EEWORLD
ST的MasterGaN将GaN晶体管和半桥门驱动器集成在一个芯片上。如今，该家族已经陆续开发出一系列高效产品，以支持对效率要求不断提高的电源管理市场。
意法半导体最近在其现有的MasterGaN平台（MasterGaN1、MasterGaN1和MasterGaN4）中添加了MasterGaN3和MasterGaN5。这些解决方案将带有栅极驱动器的GaN晶体管集成在一个单一的紧凑封装中。
这些新的MasterGan与其他产品的差别在哪里？
MasterGaN平台概述
意法半导体公司的MasterGaN平台是一个高功率密度的半桥系统，将GaN晶体管和半桥门驱动器集成到一个封装中，其中GaN晶体管具有更高的工作频率、功率和效率。
与标准硅基晶体管相比，GaN晶体管提供更低的栅极电荷、输出电容和反向恢复电荷，从而降低开关损耗，实现更高的频率和效率。GaN晶体管由于其相对较高的电子迁移率，也提供高临界电场，这也使得尺寸更紧凑，击穿电压更高。
GaN晶体管和Si MOSFET特性比较。
传统GaN晶体管的常见挑战包括复杂的栅极驱动设计和PCB布局限制。ST表示，它通过MasterGan产品组合解决了这些限制，实现了更简单的栅极驱动电路和布局设计。
MasterGaN的设计考虑
ST为广泛的应用设计了MasterGaN解决方案，包括太阳能DC-AC逆变器、储能系统、高密度AC-DC适配器、电信、电动汽车充电站、计算机供电、5G通信基础设施的电源等等。
该公司表示，这些晶体管提供了简化的电路布局、更少的BOM、可扩展的针对针解决方案和紧凑的高集成度。MasterGaN低压侧和高压侧欠压锁定（UVLO）保护可以通过在大电压降期间关闭并在恢复后重置器件来防止设计故障。
将平台集成到设计中
有了集成芯片，设计者将不需要找出在基于GaN晶体管的应用中使用独立栅极驱动器IC。
有源钳位反激电路的应用示意图
由于该解决方案的工作温度范围很宽（-40°C至125°C），工程师可以将其纳入一系列温度敏感的电力电子设备中。紧凑的QFN封装允许工程师开发小型化设备。
ST还表示，MasterGaN具有扩展的输入引脚，可以方便地与微控制器和数字信号处理器（DSP）单元连接，以实现高效的设计功能。
MasterGaN 1、2和4
MasterGaN1、MasterGaN2和MasterGaN4以45 W到400 W的应用为目标，这在开关电源、适配器、充电器和DC/DC转换器中可能很有用。对其规范的全面考察表明，它们表现出各种相似性，包括：
漏源阻断电压为650 V
紧凑型QFN 9 x 9 mm2封装
反向电流功能
零反向恢复损失
联锁功能
低侧和高侧UVLO保护
使用专用pin关闭功能
兼容的输入电压范围为3.3 V至15 V
超温保护能力
自举二极管
工业工作温度范围（-40°C至125°C）
然而，这些MasterGaN迭代之间有一些区别。MasterGaN 2的低侧和高侧包含两个漏源导通电阻（RDSon），但其他两个仅包含一个RDSon。MasterGaN系列的RDS（ON）值分别为MasterGaN1为150 mΩ ，MasterGaN2为150mΩ（LS）以及+225mΩ （HS），MasterGaN3为225mΩ
每代MasterGaN的不同设计应用细分
这些解决方案之间的另一个显著差异是它们的漏电流（IDS（MAX）），MasterGaN 1、2和4分别具有10 A、10 A（LS）+6.5 A（HS）和6.5 A的值。工程师可以利用这些解决方案的联锁功能，设计交叉传导条件最小的设备。下部和上部驱动部分的UVLO功能有助于避免设计中的低效功率切换故障。
MasterGaN平台的最新成员
意法半导体最近在其MasterGaN系列中增加了MasterGaN3和MasterGaN5。新增加的技术将有助于向更高效的技术过渡。进一步支持从硅MOSFET到GaN的迁移，这些最新的MasterGaN解决方案旨在提供比硅基解决方案更坚固、更可靠的电源，封装体积小80%以上。
MasterGaN3的框图
该公司为软开关应用设计了MasterGaN3解决方案，其不对称RDS（ON）为225mΩ和450mΩ。MasterGaN5的450mΩ值则适用于需要有源箝位反激和LLC谐振拓扑的应用。
MasterGaN5的框图
尽管这两款新产品与旧的MasterGaN解决方案（如UVLO保护、门驱动器联锁、扩展输入引脚和输入电压范围）具有相似的规格，但它们都选择用于高压应用的GQFN封装。
意法半导体还开发了两个新的专用原型板EVALMASTERGAN3和EVALMASTERGAN5，以支持工程师基于MasterGaN3和MasterGaN5的开发。有了额外的支持，他们可以为这两款芯片生成驱动信号，添加一个外部自举二极管，插入一个低压侧并联电阻器，并应用输入信号等功能。
史海拾趣
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