EPC90143開發(fā)板：快速入門與技術(shù)解析

引言

在電子工程領(lǐng)域，開發(fā)板是工程師們進行電路設(shè)計和性能評估的重要工具。今天我們來深入了解一下EPC90143開發(fā)板，它是一款配備板載柵極驅(qū)動器的半橋開發(fā)板，采用了額定電壓為150V的EPC2305氮化鎵（GaN）場效應(yīng)晶體管（FET），旨在簡化EPC2305的評估過程。

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開發(fā)板概述

基本信息

EPC90143開發(fā)板尺寸為2英寸×2英寸，采用半橋配置，包含兩個EPC2305 GaN FET。它配備了安森美（On - Semi）的NCP51820柵極驅(qū)動器，板上包含所有關(guān)鍵組件，其布局支持最佳開關(guān)性能。此外，板上還有各種探測點，方便進行簡單的波形測量和效率計算。

性能參數(shù)

需要注意的是，最大輸入電壓取決于電感負(fù)載，EPC2305的最大開關(guān)節(jié)點振鈴必須保持在150V以下；最大電流取決于管芯溫度，實際最大電流受開關(guān)頻率、總線電壓和熱冷卻的影響；使用板載邏輯緩沖器時，繞過邏輯緩沖器需參考NCP51820數(shù)據(jù)手冊；脈沖寬度受高端自舉電源電壓‘刷新’所需時間限制。

快速啟動步驟

輸入模式設(shè)置

開發(fā)板有兩個PWM信號輸入端口PWM1和PWM2。在雙輸入模式下，PWM1連接到上FET，PWM2連接到下FET；在單輸入模式下，PWM1作為輸入，電路會為FET生成所需的互補PWM。通過選擇J630（模式選擇）的跳線位置來設(shè)置輸入模式。

死區(qū)時間設(shè)置

死區(qū)時間是指一個FET關(guān)斷到另一個FET導(dǎo)通之間的時間，參考柵極驅(qū)動器的輸入?？梢酝ㄟ^電阻R620和R625來設(shè)置死區(qū)時間，所需電阻值可從圖4的圖表中讀取。建議最小死區(qū)時間為5ns，最大為15ns。

旁路設(shè)置

可以使用J640（旁路）的跳線設(shè)置來旁路極性變換器和死區(qū)時間電路，有三種旁路選項：無旁路、死區(qū)時間旁路和完全旁路。

使能功能

開發(fā)板有一個使能輸入，可用于關(guān)閉兩個FET。使能功能有三種配置方式：使用短路跳線或開關(guān)、使用晶體管作為開關(guān)、使用電壓源驅(qū)動使能功能。

電路配置

降壓轉(zhuǎn)換器配置

要將開發(fā)板用作降壓轉(zhuǎn)換器，可以選擇單PWM輸入或雙PWM輸入，通過J630選擇相應(yīng)模式。在單輸入降壓模式下，旁路跳線J640必須設(shè)置為無旁路模式；在雙輸入降壓模式下，旁路跳線J640可以配置為任何有效設(shè)置。操作步驟包括連接電源、開關(guān)節(jié)點、柵極驅(qū)動電源、PWM控制信號等，然后逐步開啟電源并調(diào)整參數(shù)。

升壓轉(zhuǎn)換器配置

要將開發(fā)板用作升壓轉(zhuǎn)換器，同樣可以選擇單PWM輸入或雙PWM輸入，通過J630選擇相應(yīng)模式。操作時要注意，絕不能在無負(fù)載的情況下運行升壓轉(zhuǎn)換器模式，否則輸出電壓可能會超過最大額定值。操作步驟與降壓轉(zhuǎn)換器類似，包括連接電感、電容、電源、PWM控制信號等，然后開啟電源并調(diào)整參數(shù)。

測量注意事項

在測量包含高頻內(nèi)容的開關(guān)節(jié)點電壓時，要注意提供準(zhǔn)確的高速測量。開發(fā)板提供了一個可選的雙引腳接頭（J33）用于開關(guān)節(jié)點測量，建議使用差分探頭測量高端柵極電壓。對于使用MMCX連接器的常規(guī)無源電壓探頭，可使用探頭適配器。

特殊功能

GND - PGND斷開

EPC90143開發(fā)板可以斷開信號地（GND）和電源地（PGND），這對于在PGND路徑中使用分流器的應(yīng)用很有用。可以通過移除R85來斷開接地。需要注意的是，NCP51820柵極驅(qū)動器的最大接地差分電壓限制為±3.5V。

熱考慮

開發(fā)板配備了三個機械墊片，可用于輕松安裝散熱器或散熱片。安裝前，需要移除散熱片區(qū)域下厚度超過1mm的任何組件。選擇熱界面材料（TIM）時，要考慮機械順應(yīng)性、電氣絕緣性和熱性能。EPC推薦了幾種熱界面材料，如t - Global的TG - A1780、TG - A620，Bergquist的GP5000 - 0.02、GPTGP7000ULM - 0.020等。

實驗驗證

測試條件

對EPC90143的性能進行了測試，測試條件包括調(diào)節(jié)輸入電壓120V、調(diào)節(jié)輸出電壓30V、開關(guān)頻率100kHz、電感47μH、最小附加輸入電容5μF、最小附加輸出電容5μF、最大外殼溫度110°C、死區(qū)時間10ns等。

電氣性能

測量了不同負(fù)載電流下的電感電流和開關(guān)節(jié)點波形，展示了開發(fā)板在不同工作條件下的電氣性能。

效率和功率損耗

圖17顯示了在不同開關(guān)頻率下，使用47μH電感從120V轉(zhuǎn)換到30V時的效率和功率損耗結(jié)果。

熱性能

圖18展示了開發(fā)板在安裝散熱器和散熱片，以120V輸入、30V輸出、1000 - 1500LFM（高）氣流運行時的熱性能。

熱降額

通過在500LFM和1000LFM氣流下進行測試，確定了開發(fā)板在有和沒有散熱器時的環(huán)境溫度降額曲線。

總結(jié)

EPC90143開發(fā)板為工程師提供了一個方便的平臺，用于評估EPC2305 GaN FET的性能。通過合理設(shè)置輸入模式、死區(qū)時間、旁路等參數(shù)，以及正確的電路配置和測量方法，可以充分發(fā)揮開發(fā)板的性能。同時，熱考慮和實驗驗證為開發(fā)板的實際應(yīng)用提供了重要參考。你在使用類似開發(fā)板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。