MasterGaN-Referenzdesign demonstriert einen ohne Kühlkörper auskommenden 250-W-Resonanzwandler

Bei dem Referenzdesign EVLMG1-250WLLC handelt es sich um einen 250-W-Resonanzwandler auf einer 100 mm x 60 mm messenden Leiterplatte, auf der die Bauelemente eine Höhe von maximal 35 mm haben. Bestückt ist die Platine mit dem Modul MasterGaN1, das einen Halbbrücken-Gatetreiber der STDRIVE-Familie enthält. Der Treiber ist optimal mit zwei selbstsperrenden 650 V GaN-Transistoren verbunden, die sich durch aufeinander abgestimmte Timing-Parameter, einen Einschaltwiderstand (RDS(on)) von 150 mOhm und einen Maximalstrom von 10 A auszeichnen. Die Logikeingänge sind kompatibel zu Signalen von 3,3 V bis 15 V. Der MasterGaN1 eignet sich für hocheffiziente, sanft schaltende Topologien wie etwa Resonanzwandler, Sperr- oder Durchflusswandler mit aktiver Klemmung sowie brückenlose Totem-Pole-PFC-Stufen (Power-Factor Correction) in AC/DC-Netzteilen, DC/DC-Wandlern und Wechselrichtern mit bis zu 400 W Leistung. Dank des hohen Wirkungsgrads der GaN-Leistungstransistoren kommt die Primärseite ohne Kühlkörper aus. Die hervorragenden Schalteigenschaften der GaN-Technologie ermöglichen außerdem eine höhere Schaltfrequenz, als sie mit herkömmlichen Silizium-MOSFETs möglich ist, sodass die induktiven Bauelemente und die Kondensatoren kleiner dimensioniert werden können – mit dem Resultat einer höheren Leistungsdichte und eines reduzierten Bauteileaufwands. Das für eine Nennspannung von 400 V ausgelegte Referenzdesign EVLMG1-250WLLC besitzt einen Ausgang mit 24 V und 10 A und kommt auf einen maximalen Wirkungsgrad von über 94 %. Dank der integrierten Sicherheits-Features der MasterGaN-Module ist der Ausgang des Wandlers vor Kurzschlüssen und Überströmen geschützt. Vorhanden sind ferner ein Brown-Out-Schutz und eine Eingangsspannungs-Überwachung, die ein Sequencing in einem Array aus mehreren Gleichspannungswandlern ermöglichen und das Anlaufen eines Motors bei zu geringer Spannung verhindern. Die MasterGaN-Familie von ST besteht aus pinkompatiblen, integrierten Halbbrücken-Produkten in symmetrischer oder asymmetrischer Konfiguration, untergebracht in einem flachen, 9 mm x 9 mm großen GQFN-Gehäuse. Die Bausteine enthalten Schaltungen, die für bis zu 650 V ausgelegt sind, und weisen deshalb eine mehr als 2 mm betragende Kriechstrecke zwischen den Hochspannungs- und Niederspannungs-Pads auf. Da die MasterGaN-Module in verschiedenen Leistungs-Varianten angeboten werden, können Designs mit minimalen Änderungen an der Hardware skaliert werden. Das Referenzdesign EVLMG1-250WLLC ist jetzt auf st.com und bei den Distributoren für 230,- US-Dollar erhältlich. Weitere Informationen finden Sie auf www.st.com/gatedrivers