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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。
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 |
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 |
引脚 | 类型(1) | 说明 | ||||
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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。 |
最小值 | 最大值 | 单位 | |||
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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 |
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 |
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 |
参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
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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 |
参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
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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 |
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。
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。
漏源导通和关断压摆率在总线电压中点附近的 VDS 上测量,单位为伏/纳秒。连接到 FLT/RDRV 引脚的电阻 RDRV_on、RDRV_off 和电容 CDRV_OFF 用于对导通压摆率进行编程,并限制关断压摆率。
LMG365xR025 是一款具有集成栅极驱动器的高性能功率 GaN 器件。GaN 器件提供零反向恢复和超低输出电容,可在基于桥的拓扑中获得高效率。
集成驱动器可确保器件在漏极压摆率 时保持关断状态。集成驱动器可保护 GaN 器件免受过流、短路、过热、VDD 欠压和高阻抗 RDRV 引脚的影响。LMG3656R025 具有零电压检测 (ZVD) 功能,可在检测到零电压开关 (ZVS) 时在 ZVD 引脚输出脉冲信号。LMG3657R025 包含零电流检测 (ZCD) 功能,可在检测到正漏源电流时提供来自 ZCD 引脚的脉冲输出。
与 Si MOSFET 不同,GaN 器件在源极到漏极之间没有 p-n 结,因此没有反向恢复电荷。然而,GaN 器件仍然会像 p-n 结体二极管一样从源极导通到漏极,但压降更高,导通损耗更高。因此,必须在 LMG365xR025 GaN FET 关断时尽可能缩短源漏导通时间。