EPC90148開發(fā)板快速上手：開啟高效電源轉(zhuǎn)換新體驗(yàn)

一、引言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，開發(fā)板的選擇對于項(xiàng)目的成功至關(guān)重要。EPC90148開發(fā)板作為一款專注于電源轉(zhuǎn)換的工具，為工程師們提供了一個(gè)便捷的平臺來評估和應(yīng)用EPC2308 eGaN FET。本文將詳細(xì)介紹EPC90148開發(fā)板的特點(diǎn)、使用方法以及相關(guān)性能測試，幫助大家快速上手。

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二、開發(fā)板概述

2.1 基本信息

EPC90148是一款半橋開發(fā)板，板載柵極驅(qū)動器，采用了額定電壓為150V的EPC2308 eGaN場效應(yīng)晶體管（FET）。其尺寸為2'' × 2''，包含兩個(gè)EPC2308 eGaN FET，以半橋配置排列。該開發(fā)板的目的是簡化EPC2308的評估過程，將所有關(guān)鍵組件集成在一塊板上，方便集成到大多數(shù)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換器拓?fù)渲小?/p>

2.2 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，EPC2308的最大開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴必須保持在150V以下；最大電流取決于管芯溫度，實(shí)際最大電流受開關(guān)頻率、母線電壓和散熱條件的影響。

三、快速啟動步驟

3.1 輸入模式設(shè)置

開發(fā)板有兩個(gè)PWM信號輸入端口PWM1和PWM2。在雙輸入模式下，PWM1連接到上側(cè)FET，PWM2連接到下側(cè)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(bǔ)PWM信號。輸入模式通過選擇J630的跳線位置來設(shè)置，具體如下：

• 單輸入降壓轉(zhuǎn)換器：藍(lán)色跳線跨接J630的1和2腳。
• 單輸入升壓轉(zhuǎn)換器：藍(lán)色跳線跨接J630的3和4腳。
• 雙輸入操作：藍(lán)色跳線跨接J630的5和6腳。

3.2 死區(qū)時(shí)間設(shè)置

死區(qū)時(shí)間是指一個(gè)FET關(guān)斷到另一個(gè)FET導(dǎo)通之間的時(shí)間，對于該開發(fā)板，死區(qū)時(shí)間是相對于柵極驅(qū)動器的輸入來定義的。可以通過調(diào)整電阻R620和R625來設(shè)置死區(qū)時(shí)間，所需電阻值可以從圖4的圖表中讀取。例如，設(shè)置10ns的死區(qū)時(shí)間需要一個(gè)120Ω的電阻。建議最小死區(qū)時(shí)間為5ns，最大為15ns。

3.3 旁路設(shè)置

可以使用J640的跳線設(shè)置來旁路極性變換器和死區(qū)時(shí)間電路，直接訪問柵極驅(qū)動器輸入。有三種旁路選項(xiàng)：

• 無旁路：紅色跳線跨接J640的5和6腳，板載極性和死區(qū)時(shí)間電路全部使用。
• 死區(qū)時(shí)間旁路：紅色跳線跨接J640的3和4腳，僅使用板載極性變換器電路，有效旁路死區(qū)時(shí)間電路。
• 完全旁路：紅色跳線跨接J640的1和2腳，柵極驅(qū)動器的輸入直接連接到PWM1和PWM2引腳，板載極性和死區(qū)時(shí)間電路不使用。

3.4 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的跳線設(shè)置來選擇。操作步驟如下：

1. 關(guān)閉電源，將輸入電源總線連接到VIN，接地端連接到GND。
2. 關(guān)閉電源，將半橋的開關(guān)節(jié)點(diǎn)（SW）連接到您的電路（半橋配置），或者使用提供的焊盤連接電感（L1）和輸出電容（Cout）。
3. 關(guān)閉電源，將柵極驅(qū)動電源連接到VDD（J1，引腳1），接地端連接到GND（J1，引腳2，在板的底部標(biāo)明）。
4. 關(guān)閉電源，根據(jù)選擇的輸入模式設(shè)置，將輸入PWM控制信號連接到PWM1和/或PWM2，并將接地端連接到板底部標(biāo)明的任何GND J2引腳。
5. 打開柵極驅(qū)動電源，確保電源設(shè)置在10V到15V之間。
6. 打開控制器/PWM輸入源。
7. 確保初始輸入電源電壓為0V，打開電源并緩慢將電壓增加到所需值（不要超過絕對最大電壓），探測開關(guān)節(jié)點(diǎn)以觀察開關(guān)操作。
8. 運(yùn)行后，在工作范圍內(nèi)調(diào)整PWM控制、母線電壓和負(fù)載，觀察輸出開關(guān)行為、效率和其他參數(shù)。
9. 關(guān)機(jī)時(shí)，請按相反步驟操作。

3.5 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的跳線設(shè)置來選擇。需要注意的是，切勿在無負(fù)載的情況下操作升壓轉(zhuǎn)換器模式，因?yàn)檩敵鲭妷嚎赡軙^最大額定值。操作步驟如下：

1. 電感（L1）和輸入電容（可以焊接到板上，也可以使用外部提供的。還可以使用EPC2308 FET右側(cè)的額外焊盤安裝反并聯(lián)二極管。
2. 關(guān)閉電源，將輸入電源總線連接到VOUT，接地端連接到GND，或者如果電感L1和Cout是外部提供的，則跨接在電容上。將輸出電壓（標(biāo)記為VIN）連接到您的電路，例如電阻負(fù)載。
3. 關(guān)閉電源，將柵極驅(qū)動電源連接到VDD（J1，引腳1），接地端連接到GND（J1，引腳2，在板的底部標(biāo)明）。
4. 關(guān)閉電源，根據(jù)選擇的輸入模式設(shè)置，將輸入PWM控制信號連接到PWM1和/或PWM2，并將接地端連接到板底部標(biāo)明的任何GND J2引腳。
5. 打開柵極驅(qū)動電源，確保電源設(shè)置在10V到15V之間。
6. 打開控制器/PWM輸入源。
7. 確保輸出不是開路，且初始輸入電源電壓為0V，打開電源并緩慢將電壓增加到所需值（不要超過絕對最大電壓），探測開關(guān)節(jié)點(diǎn)以觀察開關(guān)操作。
8. 運(yùn)行后，在工作范圍內(nèi)調(diào)整PWM控制、母線電壓和負(fù)載，觀察輸出開關(guān)行為、效率和其他參數(shù)，同時(shí)觀察設(shè)備溫度以確定操作限制。
9. 關(guān)機(jī)時(shí)，請按相反步驟操作。

四、測量與熱考慮

4.1 測量注意事項(xiàng)

測量包含高頻內(nèi)容的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓時(shí)，需要采取措施提供準(zhǔn)確的高速測量。開發(fā)板提供了一個(gè)可選的雙引腳接頭（J33）用于開關(guān)節(jié)點(diǎn)測量。建議使用差分探頭測量高端柵極電壓（J1），Tektronix的IsoVu探頭有匹配的MMCX連接器。對于使用MMCX連接器的常規(guī)無源電壓探頭（如TPP1000），可以使用探頭適配器（PN: 206 - 0663 - xx）。關(guān)于測量技術(shù)的更多信息，可以參考EPC網(wǎng)站上的“AN023 Accurately Measuring High Speed GaN Transistors”和“How to GaN”教育視頻系列。

4.2 熱考慮

EPC90148開發(fā)板配備了三個(gè)機(jī)械墊片，可以用來輕松安裝散熱器或散熱片。安裝散熱片之前，需要移除散熱片區(qū)域下厚度超過1mm的任何組件。散熱片可以使用鋁或碲銅制作，以獲得更高的性能。安裝散熱片時(shí)，可能需要添加一個(gè)薄的絕緣層，以防止散熱片與具有暴露導(dǎo)體的組件（如電容器和電阻器）短路。EPC推薦了一些熱界面材料（TIM），如t - Global的TG - A1780 X 0.5 mm、TG - A620 X 0.5 mm，Bergquist的GP5000 - 0.02、GPTGP7000ULM - 0.020等。選擇TIM時(shí)需要考慮機(jī)械順應(yīng)性、電氣絕緣性和熱性能等特性。

五、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5.1 測試條件

5.2 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(diǎn)波形，展示了開發(fā)板在不同工作條件下的性能。同時(shí)，還測量了在不同開關(guān)頻率下從120V到30V轉(zhuǎn)換時(shí)的效率和功率損耗。

5.3 熱性能

測試了開發(fā)板在120V輸入、30V輸出、1000 - 1500 LFM（高）氣流下的熱性能，展示了熱圖像和外殼溫度的熱電偶讀數(shù)。此外，還進(jìn)行了在500 LFM和1000 LFM氣流下的額外測試，以確定帶或不帶散熱片時(shí)開發(fā)板的環(huán)境溫度降額曲線。

六、總結(jié)

EPC90148開發(fā)板為工程師提供了一個(gè)方便的平臺來評估EPC2308 eGaN FET的性能。通過合理設(shè)置輸入模式、死區(qū)時(shí)間和旁路選項(xiàng)，可以將開發(fā)板配置為降壓或升壓轉(zhuǎn)換器。在使用過程中，需要注意測量和熱管理，以確保開發(fā)板的正常運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，該開發(fā)板在不同工作條件下具有良好的電氣和熱性能。

大家在使用EPC90148開發(fā)板的過程中，有沒有遇到什么有趣的問題或者獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評論區(qū)分享交流。

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