EPC9078開發(fā)板快速上手：高效評估EPC2045 eGaN FET
EPC9078開發(fā)板快速上手：高效評估EPC2045 eGaN FET
在電子工程領(lǐng)域，對于功率轉(zhuǎn)換器件的評估和測試是產(chǎn)品開發(fā)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。EPC9078開發(fā)板為工程師提供了一個便捷的平臺，用于評估EPC2045增強模式（eGaN?）場效應(yīng)晶體管（FET）的性能。本文將詳細介紹EPC9078開發(fā)板的特點、快速啟動步驟、性能參數(shù)、熱考慮以及物料清單等內(nèi)容，幫助工程師快速上手并充分利用該開發(fā)板。
文件下載：EPC9078.pdf
一、開發(fā)板概述
EPC9078開發(fā)板是一款最大器件電壓為100V、最大輸出電流為20A的半橋開發(fā)板，板載柵極驅(qū)動器，采用了EPC2045 eGaN FET。其主要目的是簡化EPC2045 eGaN FET的評估過程，將所有關(guān)鍵組件集成在一塊2” x 2”的電路板上，方便連接到任何現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換器中。
該開發(fā)板使用德州儀器的LM5113柵極驅(qū)動器，采用半橋配置，包含兩個EPC2045 eGaN FET。同時，板上還集成了所有關(guān)鍵組件和優(yōu)化的布局，以實現(xiàn)最佳的開關(guān)性能。此外，開發(fā)板還設(shè)有多個探測點，便于進行簡單的波形測量和效率計算。
二、快速啟動步驟
EPC9078開發(fā)板的設(shè)置非常簡單，以下是具體的操作步驟：
- 電源連接：在電源關(guān)閉的情況下，將輸入電源總線連接到 +VIN（J5, J6），將接地/返回端連接到 –VIN（J7, J8）。
- 開關(guān)節(jié)點連接：同樣在電源關(guān)閉時，將半橋的開關(guān)節(jié)點（SW）OUT（J3, J4）根據(jù)需要連接到您的電路中（半橋配置）。EPC9078還提供了可選的降壓轉(zhuǎn)換器配置，如圖2所示，板上有未焊接的輸出電感和輸出電容焊盤。
- 柵極驅(qū)動輸入連接：關(guān)閉電源，將柵極驅(qū)動輸入連接到 +VDD（J1, Pin - 1），將接地返回端連接到 –VDD（J1, Pin - 2）。
- PWM控制信號連接：在電源關(guān)閉狀態(tài)下，將輸入PWM控制信號連接到PWM（J2, Pin - 1），將接地返回端連接到J2的任意剩余引腳。
- 開啟柵極驅(qū)動電源：確保電源電壓在7.5V至12V的范圍內(nèi)。
- 開啟控制器/PWM輸入源。
- 開啟總線電壓：將總線電壓調(diào)整到所需值（不要超過絕對最大電壓），并探測開關(guān)節(jié)點以觀察開關(guān)操作。
- 參數(shù)調(diào)整與觀察：一旦開發(fā)板開始運行，在操作范圍內(nèi)調(diào)整PWM控制、總線電壓和負載，觀察輸出開關(guān)行為、效率和其他參數(shù)。
- 關(guān)機：按照上述步驟的相反順序進行操作。
三、性能參數(shù)
| 符號 | 參數(shù) | 條件 | 最小值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| VDD | 柵極驅(qū)動輸入電源范圍 | - | 7.5 | 12 | V |
| VIN | 總線輸入電壓范圍(1) | - | - | 80 | V |
| IOUT | 開關(guān)節(jié)點輸出電流(2) | - | 0 | 20 | A |
| VPWM | PWM邏輯輸入電壓 - 輸入‘高’ | - | 1.5 | 6 | V |
| VPWM | PWM邏輯輸入電壓 - 輸入‘低’ | - | - | - | V |
| VPWM | 最小‘高’狀態(tài)輸入脈沖寬度 | VPWM上升和下降時間 < 10ns | - | 50 | ns |
| VPWM | 最小‘低’狀態(tài)輸入脈沖寬度(3) | VPWM上升和下降時間 < 10ns | - | 200 | ns |
需要注意的是： (1) 最大輸入電壓取決于電感負載，對于EPC2045，開關(guān)節(jié)點的最大振鈴必須保持在100V以下。 (2) 最大電流取決于管芯溫度，實際最大電流受開關(guān)頻率、總線電壓和散熱條件的影響。 (3) 受高端自舉電源電壓‘刷新’所需時間的限制。
四、熱考慮
EPC9078開發(fā)板主要用于在低環(huán)境溫度和自然對流冷卻條件下進行臺式評估。添加散熱片和強制風冷可以顯著提高這些器件的電流額定值，但要注意不要超過管芯的絕對最大溫度150°C。需要提醒的是，EPC9078開發(fā)板本身沒有任何電流或熱保護措施。
如果您想了解更多關(guān)于EPC eGaN FET熱性能的信息，可以參考D. Reusch和J. Glaser所著的《DC - DC Converter Handbook》（《GaN Transistors for Efficient Power Conversion》第一版的補充資料，2015年由Power Conversion Publications出版）。
五、物料清單
| EPC9078開發(fā)板的物料清單包含了各種組件，以下是部分主要組件的信息： | 項目 | 數(shù)量 | 參考編號 | 部件描述 | 制造商/部件編號 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 3 | C4, C10, C11 | 電容，1 μF，10%，25 V，X5R | Murata, GRM188R61E105KA12D | |
| 2 | 1 | C9 | 電容，0.1 μF，10%，25 V，X5R | TDK, C1005X5R1E104K050BC | |
| 3 | 2 | C16, C17 | 電容，100 pF，5%，50 V，NP0 | Kemet, C0402C101K5GACTU | |
| 4 | 1 | C19 | 電容，1 μF，10%，25 V，X5R | TDK, C1005X5R1E105K050BC | |
| 5 | 4 | C21, C22, C23, C24 | 電容，CER 1UF 100 V 20% X7S 0805 | TDK, C2012X7S2A105M125AB | |
| 6 | 2 | D1, D2 | 肖特基二極管，30 V | Diodes Inc., SDM03U40 - 7 | |
| 7 | 2 | Q1, Q2 | eGaN FET，100 V，7 mΩ | EPC, EPC2045 | |
| 8 | 1 | U1 | IC門與非門1通道2輸入6微封裝 | Fairchild, NC7SZ00L6X | |
| 9 | 1 | U2 | 柵極驅(qū)動器，LM5113，USMD，BGA | Texas Instruments, LM5113 | |
| 10 | 1 | U3 | Microchip, MCP1703T - 5002E/MC | Microchip, MCP1703T - 5002E/MC | |
| 11 | 1 | U4 | IC門與門1通道2輸入6微封裝 | Fairchild, NC7SZ08L6X | |
| 12 | 1 | R1 | 電阻，10.0 K，5%，1/8 W | Stackpole, RMCF0603FT10K0 | |
| 13 | 3 | R2, R15, R3 | 電阻，0 Ω，1/8 W，0603 | ERJ - 3GEY0R00V | |
| 14 | 1 | R4 | 貼片電阻100 Ω 1% 1/10 W 0603 | 311 - 100HRTR - ND | |
| 15 | 1 | R5 | 貼片電阻140 Ω 1% 1/10 W 0603 | 311 - 140HRTR - ND | |
| 16 | 1 | R19 | 貼片電阻0.0 Ω跳線1/16 W | Stackpole, RMCF0402ZT0R00TR - ND | |
| 17 | 3 | J1, J2, J9 | 2引腳的Tyco, 4 - 103185 - 0 | 2引腳的Tyco, 4 - 103185 - 0 | |
| 18 | 6 | J3, J4, J5, J6, J7, J8 | FCI, 68602 - 224HLF | FCI, 68602 - 224HLF | |
| 19 | 2 | TP1, TP2 | Keystone Elect, 5015 | Keystone Elect, 5015 |
此外，還有一些可選組件，如可選電位器、PCB基準點、VGS1探頭、VSW探頭和低側(cè)驅(qū)動PWM選項等。
六、注意事項
- 測量注意事項：在測量高頻內(nèi)容的開關(guān)節(jié)點時，要注意提供準確的高速測量。開發(fā)板上設(shè)有一個可選的雙引腳插頭（J10）用于開關(guān)節(jié)點測量，建議將測量點安裝在電路板的背面，以防止污染頂部組件。關(guān)于測量技術(shù)的更多信息，請查看“How to GaN”系列視頻（http://epc - co.com/epc/DesignSupport/TrainingVideos/HowtoGaN/）。
- 使用限制：EPC9078開發(fā)板僅用于產(chǎn)品評估目的，不適合商業(yè)使用。在評估板上更換組件時，只能使用快速啟動指南中物料清單上顯示的部件。如果有任何問題，請聯(lián)系EPC授權(quán)代表。
- 安全使用：該開發(fā)板應(yīng)由經(jīng)過認證的專業(yè)人員在實驗室環(huán)境中按照正確的安全程序使用，使用風險自負。
- 合規(guī)性：作為評估工具，該開發(fā)板未設(shè)計符合歐盟電磁兼容性指令或任何其他此類指令或法規(guī)。由于電路板的構(gòu)建有時受產(chǎn)品供應(yīng)情況的影響，電路板可能包含不符合RoHS標準的組件或組裝材料，EPC不保證所購買的開發(fā)板100%符合RoHS標準。
- 免責聲明：EPC保留隨時對本文所述產(chǎn)品進行更改的權(quán)利，以提高可靠性、功能或設(shè)計，且不承擔因應(yīng)用或使用本文所述任何產(chǎn)品或電路而產(chǎn)生的任何責任，也不授予其專利權(quán)利或其他知識產(chǎn)權(quán)的許可。
總之，EPC9078開發(fā)板為工程師提供了一個方便快捷的平臺，用于評估EPC2045 eGaN FET的性能。通過遵循本文介紹的快速啟動步驟和注意事項，工程師可以充分利用該開發(fā)板，加速產(chǎn)品開發(fā)進程。你在使用EPC9078開發(fā)板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。
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