集成了驱动器、保护与温度报告功能的 LMG352xR030 650V 30mΩ GaN FET
- ZHCSQH3B November 2022 – January 2025 LMG3522R030 , LMG3526R030
  
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集成了驱动器、保护与温度报告功能的 LMG352xR030 650V 30mΩ GaN FET

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1 特性

带集成栅极驱动器的 650V GaN-on-Si FET
- 集成高精度栅极偏置电压
- 200V/ns FET 释抑
- 2MHz 开关频率
- 20V/ns 至 150V/ns 压摆率，用于优化开关性能与缓解 EMI
- 由 7.5V 至 18V 电源供电
强大的保护
- 响应时间＜ 100ns 的逐周期过流与锁存短路保护
- 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
- 数字温度 PWM 输出
- LMG3526R030 包括有助于实现软开关转换器的零电压检测功能 (ZVD)
- LMG3527R030 包括有助于实现软开关转换器的零电流检测功能（ZCD）
顶部冷却 12mm × 12mm VQFN 封装将电气路径和散热路径分开，可实现超低的电源环路电感

2 应用

开关模式电源转换器
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

简化版方框图

3 说明

LMG352xR030 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，能够让设计人员实现更高水平的功率密度与效率。

LMG352xR030 集成了一个硅驱动器，可实现高达 150V/ns 的开关速度。与分立式硅栅极驱动器相比，TI 的集成式精密栅极偏置可实现更高的开关 SOA。这种集成特性与 TI 的低电感封装技术相结合，可在硬开关电源拓扑中提供干净的开关和超小的振铃。可调栅极驱动强度允许将压摆率控制在 20V/ns 至 150V/ns 之间，这可用于主动控制 EMI 并优化开关性能。LMG3526R030包含零电压检测（ZVD）功能，能够在实现零电压开关时提供 ZVD 引脚脉冲输出。LMG3527R030 包含零电流检测（ZCD）功能，能够在检测到源极到漏极的正向电流时提供 ZCD 引脚脉冲输出。

高级电源管理功能包括数字温度报告和故障检测。GaN FET 的温度通过可变占空比 PWM 输出进行报告，这可简化器件加载管理。报告的故障包括过流、短路、过热、VDD UVLO 以及高阻抗 RDRV 引脚。

封装信息

器件型号	封装⁽¹⁾	封装尺寸⁽²⁾
LMG3522R030	RQS（VQFN，52）	12.00mm × 12.00mm
LMG3526R030
LMG3527R030

(1) 如需更多信息，请参阅机械、封装和可订购信息 部分。

(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	零电压检测功能	零电流检测功能
LMG3522R030	—	—
LMG3526R030	是	—
LMG3527R030	—	是

4 引脚配置和功能

图 4-1 LMG3522R030RQS 封装 52 引脚 VQFN（顶视图）

图 4-2 LMG3526R030RQS 封装 52 引脚 VQFN（顶视图）

图 4-3 LMG3527R030RQS 封装 52 引脚 VQFN（顶视图）

表 4-1 引脚功能

引脚				类型⁽¹⁾	说明
名称	LMG3522R030	LMG3526R030	LMG3527R030	类型⁽¹⁾	说明
NC1	1、16	1、16	1、16	—	用于将 QFN 封装固定到 PCB 上。引脚必须焊接至 PCB 着陆焊盘。PCB 着陆焊盘是非阻焊层限定焊盘，不得与 PCB 上的任何其他金属进行物理连接。在内部连接到 DRAIN。
DRAIN	2–15	2–15	2–15	P	GaN FET 漏极。在内部连接到 NC1。
NC2	17、27、43、47、52	17、27、43、47、52	17、27、43、47、52	—	用于将 QFN 封装固定到 PCB 上。引脚必须焊接至 PCB 着陆焊盘。PCB 着陆焊盘是非阻焊层限定焊盘，不得与 PCB 上的任何其他金属进行物理连接。内部连接至源级与散热焊盘。
源级	18-26、28–39	18-26、28–39	18-26、28–39	P	GaN FET 源极。内部连接至 NC2 与散热焊盘。
VNEG	40, 41	40, 41	40, 41	P	内部降压/升压转换器负输出。用作负电源，以便关断耗尽模式 GaN FET。利用一个 2.2µF 电容器旁接至源级。
BBSW	42	42	42	P	内部降压/升压转换器开关管脚。在该点与源级之间连接一个电感器。
VDD	44	44	44	P	器件输入电源。
IN	45	45	45	I	用于打开与关闭 FET 的 CMOS 兼容非反相输入。
FAULT	46	46	46	O	故障条件下，置位为低电平的推挽式数字输出。如需了解更多详细信息，可参阅“故障检测”部分。
OC	48	—	—	O	在过流与短路故障条件期间置位为低电平的推挽式数字输出。如需了解更多详细信息，可参阅“故障检测”部分。
ZVD	—	48	—	O	能够提供零电压检测信号的推挽式数字输出，用以指示器件在电流开关周期中是否实现零电压开关。如需了解更多详细信息，可参阅零电压检测（ZVD）（仅限LMG3526R030）。
ZCD	—	—	48	O	能够在检测到正漏源电流时提供零电流检测信号的推挽式数字输出。如需了解更多详细信息，可参阅零电流检测（ZCD）（仅限LMG3527R030）。
TEMP	49	49	49	O	提供有关 GaN FET 温度信息的推挽式数字输出。输出一个固定的 9kHz 脉冲波形。对于器件温度，编码为波形的占空比。
RDRV	50	50	50	I	驱动强度选择引脚。在此引脚和 SOURCE 之间连接一个电阻器，设置导通驱动强度以控制压摆率。将该引脚连接至 SOURCE 能够启用 150V/ns，连接至 LDO5V，能够启用 100V/ns。
LDO5V	51	51	51	P	用于外部数字隔离器的 5V LDO 输出。如果在外部使用，请在源级上连接一个 0.1µF 或更大的电容器。
散热焊盘	—	—	—	—	散热焊盘。内部连接至源级与 NC2。

(1) I = 输入，O = 输出，P = 电源

5 规格

5.1 绝对最大额定值

除非另有说明：电压以 SOURCE 为基准⁽¹⁾

			最小值	最大值	单位
V_DS	漏源电压，FET 关断			650	V
V_DS(surge)	漏源电压，FET 开关，浪涌条件⁽²⁾			720	V
V_{DS(tr)(surge)}	漏源瞬态振铃峰值电压，FET 关断，浪涌条件⁽²⁾⁽³⁾			800	V
	引脚电压	V_DD	-0.3	20	V
		LDO5V	-0.3	5.5	V
		VNEG	-16	0.5	V
		BBSW	V_VNEG–1	V_VDD+0.5	V
		IN	-0.3	20	V
		FAULT, OC, ZVD, ZCD, TEMP	-0.3	V_LDO5V+0.3	V
		RDRV	-0.3	5.5	V
I_D(RMS)	漏极 RMS 电流，FET 导通			55	A
I_D(pulse)	漏极脉冲电流，FET 导通，tp ＜ 10µs⁽⁴⁾		-125	受内部限制	A
I_S(pulse)	源极脉冲电流，FET 关断，tp ＜ 1µs			80	A
T_J	工作结温⁽⁵⁾		-40	150	°C
T_stg	贮存温度		-55	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。

(2) 参阅节 7.3.3，了解开关周期漏源额定电压相关解释。

(3) 图 7-1中 t1 ＜ 200ns。

(4) 正向脉冲电流必须保持在过流阈值以下，以免 FET 自动关断。t_p ＜ 10µs 时，FET 漏极固有正向脉冲电流的额定值为 120A。

(5) 参阅“电气与开关特性表”，了解结温测试条件。

5.2 ESD 等级

参数				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
V_(ESD)	静电放电	充电器件模型 (CDM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准⁽²⁾		±500	V

(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。

5.3 建议运行条件

除非另有说明：电压以 SOURCE 为基准

			最小值	标称值	最大值	单位
	电源电压	VDD （V_VDD＜ 9V 时的最大开关频率降额）	7.5	12	18	V
	输入电压	IN	0	5	18	V
I_D(RMS)	源极 RMS 电流				38	A
	正极源电流	LDO5V			25	mA
R_RDRV	RDRV 至源极外部压摆率控制电阻的电阻		0		500	kΩ
C_VNEG	来自外部旁路电容器的 VNEG 至 SOURCE 电容		1		10	µF
L_BBSW	BBSW 至源极外部降压/升压电感器的电感 ⁽¹⁾		3	4.7	10	µH

(1) 建议采用大于 1A 的额定电流。

5.4 热性能信息

热指标⁽¹⁾		LMG352xR030	单位
		RQS（VQFN）
		52 引脚
R_θJC(top)	结至外壳（顶部）热阻	0.28	°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。

5.5 电气特性

除非另有说明，否则：电压、电阻、电容以及电感均相对于源极；–40℃ ≤ T_J ≤ 125℃；V_DS = 520V；9V ≤ V_VDD ≤ 18V；V_IN = 0V；RDRV 连接至 LDO5V；L_BBSW = 4.7µH

参数		测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
GaN 功率晶体管
R_DS(on)	漏源导通电阻	V_IN = 5V，T_J = 25°C		26	35	mΩ
R_DS(on)	漏源导通电阻	V_IN = 5V，T_J = 125°C		45		mΩ
V_SD	第三象限模式源漏电压	I_S= 0.1A		3.6		V
V_SD	第三象限模式源漏电压	I_S = 20A	3	5		V
I_DSS	漏极漏电流	V_DS = 650V，T_J = 25°C		1		µA
I_DSS	漏极漏电流	V_DS = 650V，T_J = 125°C		10		µA
C_OSS	输出电容	V_DS = 400V		235		pF
C_O(er)	与能量相关的有效输出电容	V_DS = 0V 到 400V		320		pF
C_O(tr)	与时间相关的有效输出电容			460		pF
Q_OSS	输出电荷			190		nC
Q_RR	反向恢复电荷			0		nC
VDD - 电源电流
	V_DD 静态电流	V_VDD = 12V, V_IN = 0V 或 5V		700	1200	µA
	V_DD 工作电流	V_VDD = 12V，f_IN = 140kHz，软开关		15.5	20	mA
降压/升压转换器
	VNEG输出电压	VNEG 灌电流 40mA		-14		V
I_BBSW,PK(low)	低峰值电流模式设置下的 BBSW 峰拉电流（外部降压-升压电感器电流峰值）		0.3	0.4	0.5	A
I_{BBSW,PK(high)}	低峰值电流模式设置下的 BBSW 峰拉电流（外部降压-升压电感器电流峰值）		0.8	1	1.2	A
	高峰值电流模式设置启用 –输入正向阈值频率		280	420	515	kHz
LDO5V
	输出电压	LDO5V 拉取 25mA	4.75	5	5.25	V
	短路电流		25	50	100	mA
IN
V_IN,IT+	正向输入阈值电压		1.7	1.9	2.45	V
V_IN,IT–	负向输入阈值电压		0.7	1	1.3	V
	输入阈值迟滞		0.7	0.9	1.3	V
	输入下拉电阻	V_IN= 2V	100	150	200	kΩ
故障、OC/ZVD、TEMP – 输出驱动
	低电平输出电压	输出灌电流 8mA		0.16	0.4	V
	高电平输出电压	输出拉电流 8mA （根据 V_LDO5V – V_O 测量）		0.2	0.45	V
VDD, VNEG - 欠压锁定
V_VDD,T+(UVLO)	VDD UVLO – 正向阈值电压		6.4	7	7.6	V
	VDD UVLO – 负向阈值电压		6	6.5	7.1	V
	VDD UVLO – 输入阈值电压迟滞			510		mV
	VNEG UVLO – 负向阈值电压		-13.6	-13.0	-12.3	V
	VNEG UVLO – 正向阈值电压		-13.3	-12.75	-12.1	V
栅极驱动器
	导通压摆率	从 V_DS ＜ 320V 到 V_DS ＜ 80V，RDRV 与 LDO5V 断开，R_RDRV = 300kΩ，T_J = 25℃，V_BUS = 400V，L_HB 电流 = 10A，参阅图 6-1		20		V/ns
		从 V_DS ＜ 320V 到 V_DS ＜ 80V，RDRV 与 LDO5V 连接，T_J = 25℃，V_BUS = 400V，L_HB 电流 = 10A，参阅图 6-1		90		V/ns
		从 V_DS ＜ 320V 到 V_DS ＜ 80V，RDRV 与 LDO5V 断开，R_RDRV = 0Ω，T_J = 25℃，V_BUS = 400V，L_HB 电流 = 10A，参阅图 6-1		150		V/ns
	GaN FET 最大开关频率	V_NEG 上升至＞–13.25V，软开关，当 V_VDD ＜ 9V 时的最大开关频率降额	2			MHz
故障
I_T(OC)	漏极过流故障 - 阈值电流		60	70	80	A
I_T(SC)	漏极短路故障 - 阈值电流		75	90	105	A
di/dt_T(SC)	过流与短路故障之间的 di/dt 阈值		150			A/µs
	GaN 温度故障 – 正向阈值温度			175		°C
	GaN 温度故障 – 阈值温度迟滞			30		°C
	驱动器温度故障 - 正向阈值温度			185		°C
	驱动器温度故障 – 阈值温度迟滞			20		°C
TEMP
	输出频率		4.3	9	14	kHz
	输出 PWM 占空比	GaN T_J = 150℃		82		%
		GaN T_J = 125℃	58.5	64.6	70
		GaN T_J = 85℃	36.2	40	43.7
		GaN T_J = 25℃	0.3	3	6
理想二极管模式控制
V_T(3rd)	漏源第三象限检测 – 阈值电压		-0.15	0	0.15	V
I_T(ZC)	漏极零电流检测 – 阈值电流	0°C ≤ T_J ≤ 125°C	-0.2	0	0.2	A
I_T(ZC)	漏极零电流检测 – 阈值电流	–40°C ≤ T_J ≤ 0°C	-0.35	0	0.35	A