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  • 具有集成驱动器和保护功能的 LMG365xR025 650V 25mΩ GaN FET

    • ZHCSUJ6 February   2025 LMG3650R025

      ADVANCE INFORMATION  

  • CONTENTS
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  • 具有集成驱动器和保护功能的 LMG365xR025 650V 25mΩ GaN FET
  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 开关特性
  8. 7 参数测量信息
    1. 7.1 开关参数
      1. 7.1.1 导通时间
      2. 7.1.2 关断时间
      3. 7.1.3 漏源导通和关断压摆率
      4. 7.1.4 零电压检测时间（仅限 LMG3656R025）
  9. 8 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
      1. 8.2.1 LMG3650R025 功能方框图
      2. 8.2.2 LMG3651R025 功能方框图
      3. 8.2.3 LMG3656R025 功能方框图
      4. 8.2.4 LMG3657R025 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 驱动强度调整
      2. 8.3.2 VDD 电源
      3. 8.3.3 过流和短路保护
      4. 8.3.4 过热保护
      5. 8.3.5 UVLO 保护
      6. 8.3.6 故障报告
      7. 8.3.7 辅助 LDO（仅限 LMG3651R025）
      8. 8.3.8 零电压检测 (ZVD)（仅限 LMG3656R025）
      9. 8.3.9 零电流检测 (ZCD)（仅限 LMG3657R025）
    4. 8.4 器件功能模式
  10. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 设计要求
      2. 9.2.2 详细设计过程
        1. 9.2.2.1 压摆率选择
        2. 9.2.2.2 信号电平转换
    3. 9.3 电源相关建议
      1. 9.3.1 使用隔离式电源
      2. 9.3.2 使用自举二极管
        1. 9.3.2.1 二极管选型
        2. 9.3.2.2 管理自举电压
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 接收文档更新通知
    2. 10.2 支持资源
    3. 10.3 商标
    4. 10.4 静电放电警告
    5. 10.5 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 12机械、封装和可订购信息
    1. 12.1 卷带包装信息
  14. 重要声明
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Data Sheet

具有集成驱动器和保护功能的 LMG365xR025 650V 25mΩ GaN FET

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

下载最新的英语版本

1 特性

  • 具有集成式栅极驱动器的 650V 25mΩ GaN 功率 FET
    • >200V/ns FET 释抑
    • 可调压摆率，用于优化开关性能和缓解 EMI
      • 10V/ns 至 100V/ns 导通压摆率
      • 10V/ns 至全速关断压摆率
    • 可在电源引脚和输入逻辑引脚电压范围为 9V 至 26V 的情况下运行
  • 强大的保护
    • 响应时间 <300ns 的逐周期过流和锁存短路保护
    • 硬开关时可承受 720V 浪涌
    • 针对内部过热和 UVLO 监控的自我保护
  • 高级电源管理
    • LMG3656R025 包括零电压检测（ZVD）功能，便于转换器的软切换，
    • LMG3657R025 包括零电流检测（ZCD）功能，可促进转换器的软切换，
  • 带有散热焊盘的 9.8mm × 11.6mm TOLL 封装

2 应用

  • 商用网络和服务器 PSU
  • 商用通信电源整流器
  • 光伏逆变器和工业电机驱动器
  • 不间断电源








LMG3650R025 LMG3651R025 LMG3656R025 LMG3657R025 简化版方框图简化版方框图

3 说明

LMG365xR025 GaN FET 具有集成式驱动器和保护功能，适用于开关模式电源转换器，可让设计人员实现更高水平的功率密度和效率。

可调栅极驱动器强度允许独立地控制导通和最大关断压摆率，这可用于主动控制 EMI 并优化开关性能。导通压摆率可以从 10V/ns 到 100V/ns 不等、而关断压摆率限制在 10V/ns 至最大值之间。保护特性包括欠压锁定 (UVLO)、逐周期过流限制、短路和过热保护。LMG3651R025 在 LDO5V 引脚上提供 5V LDO 输出，可用于为外部数字隔离器供电。LMG3656R025 包含零电压检测 (ZVD) 功能，可在实现零电压开关时提供来自 ZVD 引脚的脉冲输出。LMG3657R025 包含零电流检测 (ZCD) 功能，可在漏源电流为负时将 ZCD 引脚设置为高电平，并在检测到过零点时转换为低电平。

封装信息
器件型号 封装(1) 封装尺寸(2)
LMG365xR025 KLA (TOLL，9) 9.8mm x 11.6mm
(1) 有关所有可用封装，请参阅 节 12。
(2) 封装尺寸（长 × 宽）为标称值，并包括引脚（如适用）。
器件信息
器件型号(1) LDO 5V 输出 零电压检测功能 零电流检测功能
LMG3650R025 — — —
LMG3651R025 是 — —
LMG3656R025 — 是 —
LMG3657R025 — — 是
(1) 请参阅器件比较 表。

4 器件比较

表 4-1 器件比较
器件名称 RDS(on) 引脚 7
LMG3650R025 25mΩ GND
LMG3651R025 LDO5V
LMG3656R025 ZVD
LMG3657R025 ZCD
LMG3650R035 35mΩ GND
LMG3651R035 LDO5V
LMG3656R035 ZVD
LMG3657R035 ZCD
LMG3650R070 70mΩ GND
LMG3651R070 LDO5V
LMG3656R070 ZVD
LMG3657R070 ZCD

5 引脚配置和功能

图 5-1 LMG3650R025，TOLL 封装（顶视图）
图 5-3 LMG3656R025，TOLL 封装（顶视图）
图 5-2 LMG3651R025，TOLL 封装（顶视图）
图 5-4 LMG3657R025，TOLL 封装（顶视图）
表 5-1 引脚功能
引脚 类型(1) 说明
名称 LMG3650R025 LMG3651R025 LMG3656R025 LMG3657R025
SRC 1 - 4 1 - 4 1 - 4 1 - 4 P GaN FET 源极。
FLT/RDRV 5 5 5 5 O、I 故障监控和驱动强度选择引脚。在此引脚和 GND 之间连接一个电阻器，以设置导通驱动强度。在此引脚和 GND 之间连接一个与电容器串联的电阻器，以设置关断驱动强度。上电时设置一次压摆率，然后将该引脚用于故障监控。
VDD 6 6 6 6 P 器件输入电源
GND 7 — — — G 信号地。内部连接到 SRC 和散热焊盘。
LDO5V — 7 — — P 用于外部数字隔离器的 5V LDO 输出。
ZVD — — 7 — O 推挽式数字输出，提供零电压检测信号，以指示器件在电流开关周期中是否实现零电压开关。
ZCD — — — 7 O 推挽数字输出，在漏源电流为负时将 ZCD 引脚设置为高电平，并在检测到过零点时转换为低电平。
IN 8 8 8 8 I CMOS 兼容非反相输入，用于打开和关闭 FET
DRN 9 9 9 9 P GaN FET 漏极
散热焊盘 — — — — — 散热焊盘。
(1) I = 输入，O = 输出，I/O = 输入或输出，G = 接地，P = 电源。

6 规格

6.1 绝对最大额定值

除非另有说明：电压以 GND/SRC 为基准(1)
最小值 最大值 单位
VDS 漏源电压，FET 关断 650 V
VDS(surge) 漏源电压，浪涌条件，FET 关断 720 V
VDS(tr)(surge) 漏源瞬态振铃峰值电压，浪涌条件，FET 关断 800 V
引脚电压 VDD -0.5 28 V
IN -0.5 28 V
FLT/RDRV、ZVD (仅限 LMG3656)、ZCD (仅限 LMG3657) -0.5 5.5 V
LDO5V (仅限 LMG3651) 5.5 V
ID 峰值漏极电流，FET 导通 待定 A
ID(pulse) 脉冲漏极电流，FET 导通，tp < 10µs。 -100 内部受限制 A
TJ 工作结温 -40 175 °C
Tstg 贮存温度 -65 150 °C
(1) 超出“绝对最大额定值”运行可能会对器件造成永久损坏。绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在建议运行条件以外的任何其他条件下能够正常运行。如果超出“建议运行条件”但在“绝对最大额定值”范围内使用，器件可能不会完全正常运行，这可能影响器件的可靠性、功能和性能并缩短器件寿命。

6.2 ESD 等级

值 单位
V(ESD) 静电放电 人体放电模型 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1) ±2000 V
充电器件模型 (CDM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准(2) ±500
(1) JEDEC 文档 JEP155 指出：500V HBM 时能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文档 JEP157 指出：250V CDM 时能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。

6.3 建议运行条件

除非另有说明：电压以 GND/SRC 为基准
最小值 标称值 最大值 单位
电源电压 VDD 9 26 V
输入电压 IN 0 26 V
ID 漏极电流，FET 导通 30 A
正极源电流 LDO5V (仅限 LMG3651) 25 mA
RDRVon 来自 FLT/RDRV 到 GND 之间的外部导通压摆率控制电阻器的电阻 29.4 开路 kΩ
RDRVoff 来自 FLT/RDRV 到 GND 之间的外部关断压摆率控制串联电阻器和电容器配置的电阻和电容 2 开路 kΩ
CDRVoff 0 680 pF

6.4 热性能信息

热指标(1) KLA (TOLL) 单位
引脚 9
RθJC(bot) 结至外壳（底部）热阻 0.25 °C/W
(1) 有关新旧热指标的更多信息，请参阅半导体和 IC 封装热指标应用报告。

6.5 电气特性

除非另有说明：电压、电阻、电容和电感以 GND/SRC 为准；–40℃ ≤ TJ ≤ 150℃；VDD = 12V；FLT/RDRV 电阻 RDRVon 和 RDRVoff 为开路
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
GAN 功率 FET
RDS(on) 漏源导通电阻 TJ = 25°C，IL = 16A 25 38 mΩ
TJ = 150°C，IL = 16A 55 mΩ
VSD 源漏第三象限电压 TJ = 25°C，ISD = 0.1A 1.8 V
TJ = 150°C，ISD = 0.1A 1.8 V
TJ = 25°C，ISD = 20A 2.9 V
TJ = 150°C，ISD = 20A 3 V
IDSS 漏极漏电流 TJ = 25°C，VDS = 650V 待定 µA
TJ = 150°C，VDS = 650V 待定 µA
QOSS 输出电荷 VDS = 400V 183 nC
COSS 输出电容 VDS = 400V 252 361 pF
EOSS 输出电容储存的能量 VDS = 400V 23 36 µJ
COSS(tr) 与时间相关的有效输出电容 VDS = 400V 458 pF
COSS(er) 与能量相关的有效输出电容 VDS = 400V 292 pF
QRR 反向恢复电荷 0 nC
过流和短路保护
IT(OC) 过流故障 - 阈值电流 47 51 56 A
VT(Idsat) 饱和电流检测 - 阈值电压 8.7 9 9.6 V
过热保护
TT+ 温度故障 - 正向阈值温度 190 °C
TT(hyst) 温度故障 - 阈值温度迟滞 20 °C
IN
VIN,IT+ 正向输入阈值电压 1.7 2 2.45 V
VIN,IT- 负向输入阈值电压 0.7 1 1.3 V
VIN,IT(hyst) 输入阈值电压迟滞 1 V
RPDN 下拉输入电阻 115 150 185 kΩ
FLT/RDRV
VOL 低电平输出电压 输出灌电流 8mA 0.2 0.4 V
VOH 高电平输出电压 输出源 8mA 4.6 4.8 V
VDD
IVDD(ON) FET 导通时的静态电流 IN=1 2.7 16 mA
IVDD(OFF) FET 关断时的静态电流 IN=0 0.7 1.1 mA
IVDD(op) 140kHz 下的工作电流 fsw = 140kHz，Vbus = 400V，硬开关，50% 占空比。 5 10 mA
VVDD, T+ (UVLO) UVLO - 正向阈值电压 8.1 8.5 8.9 V
VVDD, T- (UVLO) UVLO - 负向阈值电压 7.6 8 8.4 V
VVDD, T (hyst) UVLO - 阈值电压迟滞 0.5 V

6.6 开关特性

除非另有说明：电压、电阻、电容和电感以 GND/SRC 为准；–40℃ ≤ TJ ≤ 150℃；VDD = 12V；FLT/RDRV 电阻 RDRVon 和 RDRVoff 为开路
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
开关时间
td(on) 导通延迟时间 从 VIN > VIN,IT+ 到 VDS < 320V，VBUS = 400V，LHB 电流 = 0A，100V/ns 30 46 ns
导通电流上升时间 + 延迟时间 从 VIN > VIN,IT+ 到 VDS < 320V，VBUS = 400V，LHB 电流 = 10A，100V/ns 35 60 ns
tvf(on) 导通电压下降时间 从 VDS < 320V 到 VDS < 80V，VBUS = 400V，LHB 电流 = 10A，100V/ns 1 2.3 6 ns
导通压摆率 dv/dt，当 VDS = 200V、VBUS = 400V、LHB 电流 = 10A 时，100V/ns 76 115 150 V/ns
脉宽失真度 100V/ns 下的压摆率设置 20 ns
改变输出 L-H-L 压摆率设置 @ 100V/ns 以使 SW 超过 200V 的最小输入脉冲 50 ns
td(off) 全速下的关断延迟时间 从 VIN < 2.5V 到 VDS >= 10V。VBUS = 400V，IL = 34A，最快或完全关断速度。 12 17 35 ns
tvr(off) 全速下的关断电压上升时间 从 VDS >= 20V 到 VDS >= 380V。VBUS = 400V，IL = 34A，最快或完全关断速度。 3 4.5 10 ns
启动时间
TDRV_START 驱动器启动延迟 从驱动器电源超过 UVLO 到 IN 为高电平时开关导通。  35 65 µs
故障时间
toff(OC) 过流故障 FET 关断时间，过流前 FET 导通 从 ID >= IT(OC)  到 Vds> 10V，di/dt = 100A/µs，采用最快关断速度 370 480 ns
toff(OC_ON) 过流总导通时间，导通进过流。 从 Vds <= 10V 到 Vds >= 10V，在 110% OC 电平下导通，采用 100 V/ns 导通压摆率和最快关断速度。  420 580 ns
toff_cur(SC_ON) 通过漏极电流测得的 SC 导通时间 从 LS Ids > 50A 到 Ids < 50A，半桥配置中的导通压摆率为 100 V/ns。 100 500 ns
toff_cur(SC) 包含源电流测量的 SC 响应时间 从 LS Vds>9V 到 LS Ids<50A，半桥配置中的导通压摆率为 100 V/ns。。 350 ns
锁存故障复位时间 将两个栅极驱动器输入保持为低电平以清除锁存故障所需的时间 300 380 450 µs
零电压检测与零电流检测时间
ZCD 延迟 电流过零（从低到高）到 ZCD 输出脉冲 di/dt = 0.03A/ns 12 25 50 ns
ZVD 延迟 IN 上升至 ZVD 输出脉冲。100V/ns 导通速度。 13 20 50 ns
tWD_ZVD ZVD 脉冲宽度 Vbus = 10V，IL = 5A，测量 ZVD 脉冲宽度 90 120 170 ns
ZVD 感测时间 FET 导通感测时间 (100V/ns)。IL=2A 11 25 ns

7 参数测量信息

7.1 开关参数

图 7-1 展示了用于测量大多数开关参数的电路。该电路的顶部器件用于电感器电流再循环，并且仅在第三象限模式下运行。底部器件是有源器件，导通后可将电感器电流增加到所需测试电流。然后，底部器件将关断和导通，以在特定电感器电流下生成开关波形。测量漏极电流（在源极）和漏源电压。图 7-2 展示了具体的时序测量结果。TI 建议使用半桥作为双脉冲测试仪。第三象限过度运行可能会使顶部器件过热。

LMG3650R025 LMG3651R025 LMG3656R025 LMG3657R025 用于确定开关参数的电路图 7-1 用于确定开关参数的电路
LMG3650R025 LMG3651R025 LMG3656R025 LMG3657R025 用于确定传播延迟和压摆率的测量图 7-2 用于确定传播延迟和压摆率的测量

7.1.1 导通时间

导通转换具有两个时序分量：导通延迟时间和导通电压下降时间。导致延迟时间是指从 IN 变为高电平到漏源电压下降到总线电压 20% 以下的时间。导通电压下降时间是指从漏源电压下降至低于总线电压 20% 到漏源电压下降至低于总线电压 80% 的时间。请注意，导通时序分量是连接到 FLT/RDRV 引脚的导通驱动强度电阻 RDRV_on 的函数。

7.1.2 关断时间

关断转换具有两个时序分量：关断延迟时间和关断电压上升时间。关断延迟时间是指从 IN 变为低电平到漏源电压上升到总线电压 20% 的时间。关断电压上升时间是指漏源电压从总线电压 20% 上升到漏源电压达到总线电压 80% 的时间。请注意，关断时序分量取决于 LHB 负载电流，但 LMG365xR025 也能够限制关断驱动强度。当漏源电流足够高且关断驱动强度受限时，时序分量取决于编程电阻 RDRV_on、RDRV_off 以及连接到 FLT/RDRV 引脚的电容 CDRV_off。

 
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