Um den Übergang zu hocheffizienter Halbleitertechnologie mit großem Bandabstand zu erleichtern, hat STMicroelectronics zwei integrierte Leistungssystem-Gehäuse, masterGaN3* und masterGaN5, für Leistungswandlungsanwendungen bis zu 45 W bzw. 150 W auf den Markt gebracht.

Zusammen mit masterGaN1, masterGaN2 und masterGaN4 für Anwendungen von 65 W bis 400 W bieten diese beiden neuen Produkte Ingenieuren, die Schaltnetzteile, Ladegeräte, Adapter, Hochspannungs-Leistungsfaktorkorrektur (PFC) und DC/DC-Wandler entwickeln, mehr Flexibilität bei der Auswahl des richtigen Galliumnitrid (GaN)-Bauelements und der passenden Treiberlösung.
 

Das masterGaN-Konzept von STMicroelectronics vereinfacht die Entwicklung von GaN-Breitbandgap-Leistungstechnologie und ersetzt damit herkömmliche Silizium-MOSFETs. Das neue Produkt integriert zwei 650-V-Leistungstransistoren mit optimierten Hochspannungs-Gate-Treibern und zugehöriger Schutzschaltung. Dadurch werden die Herausforderungen bei der Entwicklung von Gate-Treibern und Schaltungslayouts beseitigt. Da GaN-Transistoren höhere Schaltfrequenzen erreichen, ermöglicht das neue integrierte Leistungssystem-Gehäuse Netzteile, die 80 % kleiner als Silizium-basierte Designs sind und sich durch hohe Robustheit und Zuverlässigkeit auszeichnen.

Die Durchlasswiderstände (Rds(on)) der beiden GaN-Leistungstransistoren des MasterGaN3 sind mit 225 mΩ bzw. 450 mΩ unterschiedlich, wodurch er sich für Soft-Switching- und aktive Gleichrichter eignet. Beim MasterGaN5 beträgt der Durchlasswiderstand (Rds(on)) beider Transistoren 450 mΩ, was ihn für Topologien wie LLC-Resonanz- und aktive Sperrwandler geeignet macht.

Wie andere Mitglieder der masterGaN-Produktfamilie verfügen beide Geräte über Eingänge, die mit Logiksignalen von 3.3 V bis 15 V kompatibel sind. Dies vereinfacht den Anschluss an Host-Controller wie DSP-Prozessoren, FPGAs oder Mikrocontroller sowie an externe Geräte wie Hall-Sensoren. Die neuen Produkte integrieren außerdem Sicherheitsfunktionen, darunter eine Unterspannungssperre (UVLO) für High- und Low-Side, eine Gate-Treiber-Verriegelung, einen Übertemperaturschutz und Abschaltpins.

Jedes masterGaN-Produkt wird mit einem speziellen Prototypen-Entwicklungsboard geliefert, um Entwicklern den schnellen Einstieg in neue Stromversorgungsprojekte zu ermöglichen.

Die Entwicklungsboards EVALmasterGAN3 und EVALmasterGAN5 verfügen beide über eine Schaltung zur Erzeugung von Ansteuersignalen (Single-Ended oder Complementary). Ein einstellbarer Totzeitgenerator ist integriert, ebenso wie die zugehörigen Schnittstellen. Dadurch kann der Benutzer verschiedene Eingangssignale oder PWM-Signale verwenden, eine externe Bootstrap-Diode zur Verbesserung der kapazitiven Last anschließen und einen Low-Side-Strommesswiderstand für Spitzenstromtopologien einfügen.

masterGaN3 und masterGaN5 werden jetzt in Serie gefertigt und verwenden ein 9 mm x 9 mm großes GQFN-Gehäuse, das für Hochspannungsanwendungen optimiert ist, mit einer Kriechstrecke von 2 mm zwischen Hoch- und Niederspannungsanschlüssen.

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