Power Packages Einfacher Umstieg auf Wide-Bandgap-Technologie

Die neuen Power Packages MasterGaN3 und MasterGaN5 von STMicrolectronics ergänzen die bisherigen, für Anwendungen von 65 W bis 400 W konzipierten Versionen MasterGaN1, MasterGaN2 und MasterGaN4. Damit schafft ST zusätzliche Flexibilität, sodass beim Design von Schaltnetzteilen, Ladegeräten, Netzteilen sowie Hochspannungs-PFC-Schaltungen und Gleichspannungswandlern die optimale Kombination aus Galliumnitrid-Bauelement (GaN) und Treiber gewählt werden kann.

Das MasterGaN-Konzept von ST erleichtert den Umstieg von herkömmlichen Silizium-MOSFETs auf die Wide-Bandgap-Technologie mit GaN. Die Bausteine enthalten zwei 650-V-Leistungstransistoren sowie hochspannungsfeste Gatetreiber mit den zugehörigen Sicherheits- und Schutzschaltungen, sodass die Herausforderungen beim Design der Gatetreiber und des Schaltungslayouts entschärft werden. Im Verbund mit den höheren Schaltfrequenzen, die mit GaN-Transistoren möglich sind, erlauben diese integrierten Bauelemente die Realisierung von Stromversorgungen, die nicht nur um bis zu 80 Prozent kompakter sind als siliziumbasierte Designs, sondern sich auch durch Robustheit und Zuverlässigkeit auszeichnen.

Hohe Kompatibilität

Die GaN-Leistungstransistoren des MasterGaN3 weisen asymmetrische Einschalt-Widerstände (RDS(on)) von 225 mΩ und 450 mΩ auf, womit sie sich für sanft schaltende und aktiv gleichrichtende Wandler eignen. In den Bausteinen des Typs MasterGaN5 dagegen besitzen beide Transistoren einen einheitlichen RDS(on) von 450 mΩ, was günstige Bedingungen für die Verwendung beispielsweise in LLC-Resonanz- und Active Clamp Flyback-Topologien schafft.

Ebenso wie bei den übrigen Mitgliedern der MasterGaN-Familie sind auch die Eingänge der beiden neuen Versionen kompatibel zu Logiksignalen von 3,3 V bis 15 V. Dies vereinfacht die Verbindung mit einem als Host fungierenden DSP, FPGA oder Mikrocontroller sowie den Anschluss von externen Bauelementen wie etwa Hall-Sensoren. Integriert sind zudem Schutzfunktionen wie etwa eine low- und high-seitige Unterspannungs-Sperre, gegenseitig verriegelte Gatetreiber, ein Überhitzungsschutz und ein Shutdown-Pin.

Um Designern eine Starthilfe für neue Stromversorgungs-Projekte zu bieten, gibt es für jeden MasterGaN-Baustein ein spezielles Prototyp-Board. Die Boards EvalMasterGaN3 und EvalMasterGaN5 enthalten Schaltungen zur Erzeugung von massebezogenen oder komplementären Treibersignalen. Vorhanden sind außerdem ein einstellbarer Totzeit-Generator sowie Anschlüsse, die dem Anwender die Möglichkeit geben, ein separates Eingangssignal oder ein PWM-Signal einzuspeisen, für kapazitive Lasten eine externe Bootstrap-Diode anzuschließen oder für Peak-Current-Mode-Topologien einen low-seitigen Shunt-Widerstand einzufügen.