EPC9099開發(fā)板快速上手：開啟高效功率轉(zhuǎn)換評估之旅

在功率轉(zhuǎn)換技術(shù)日新月異的今天，高效、可靠的評估工具對于工程師來說至關(guān)重要。EPC9099開發(fā)板便是這樣一款能幫助工程師快速評估功率轉(zhuǎn)換性能的利器。下面，我們就一起來深入了解這款開發(fā)板。

文件下載：EPC9099.pdf

開發(fā)板概述

EPC9099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200V的EPC2215氮化鎵（GaN）場效應(yīng)晶體管（FET）。其設(shè)計(jì)目的是簡化評估過程，將所有關(guān)鍵組件集成在一塊電路板上，方便連接到大多數(shù)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換器拓?fù)渲小?/p>

開發(fā)板尺寸為2英寸×2英寸，采用半橋配置，包含兩個(gè)EPC2215 GaN FET，并配備德州儀器的LMG1210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，還設(shè)有各種探測點(diǎn)，便于進(jìn)行簡單的波形測量和效率計(jì)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，EPC2215的最大開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴必須保持在200V以下；最大電流取決于管芯溫度，實(shí)際最大電流受邏輯緩沖器影響；PWM低電平輸入脈沖寬度受刷新高端自舉電源電壓所需時(shí)間限制。

快速啟動步驟

單/雙PWM信號輸入設(shè)置

開發(fā)板上有兩個(gè)PWM信號輸入端口PWM1和PWM2。在雙輸入模式下，兩個(gè)端口都作為輸入，PWM1連接到上FET，PWM2連接到下FET；在單輸入模式下，僅使用PWM1輸入端口，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（模式選擇）的跳線位置來設(shè)置。

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(shí)間，所需電阻值可從相關(guān)圖表中讀取。建議最小死區(qū)時(shí)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(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、死區(qū)時(shí)間旁路和完全旁路。

轉(zhuǎn)換器配置

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（模式）的跳線設(shè)置來選擇。在選擇單輸入降壓模式時(shí)，旁路跳線J640必須設(shè)置為無旁路模式；在選擇雙輸入降壓模式時(shí)，旁路跳線J640可以配置為任何有效設(shè)置。

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）連接到所需電路。
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）。
4. 關(guān)閉電源，根據(jù)所選輸入模式將輸入PWM控制信號連接到PWM1和/或PWM2，并將接地端連接到板底指示的任何GND J2引腳。
5. 打開柵極驅(qū)動電源，確保電源設(shè)置在9V至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，打開電源并緩慢增加電壓到所需值（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，在操作范圍內(nèi)調(diào)整PWM控制、總線電壓和負(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。

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（模式）的跳線設(shè)置來選擇。在選擇單輸入升壓模式時(shí)，旁路跳線J640必須設(shè)置為無旁路模式；在選擇雙輸入升壓模式時(shí)，旁路跳線J640可以配置為任何有效設(shè)置。

操作步驟如下：

1. 可以將電感器（L1）和輸入電容器（標(biāo)記為Cout）焊接到板上，也可以使用外部提供的元件。還可以使用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，或者如果電感器L1和Cout是外部提供的，則跨接電容器連接。將輸出電壓（標(biāo)記為VIN）連接到所需電路，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（J90，引腳2），接地端連接到GND（J90，引腳1）。
4. 關(guān)閉電源，根據(jù)所選輸入模式將輸入PWM控制信號連接到PWM1和/或PWM2，并將接地端連接到板底指示的任何GND J80引腳。
5. 打開柵極驅(qū)動電源，確保電源設(shè)置在9V至15V之間。
6. 打開控制器/PWM輸入源。
7. 確保輸出不是開路，初始輸入電源電壓為0V，打開電源并緩慢增加電壓到所需值（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，在操作范圍內(nèi)調(diào)整PWM控制、總線電壓和負(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。

測量與熱考慮

測量注意事項(xiàng)

在測量包含高頻內(nèi)容的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓時(shí)，需要注意提供準(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）和一個(gè)MMCX連接器（J32）用于開關(guān)節(jié)點(diǎn)測量。建議使用差分探頭測量高端自舉電壓，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。

熱考慮

EPC9099開發(fā)板配備了三個(gè)機(jī)械墊片，可用于輕松安裝散熱器或散熱片。在安裝散熱片之前，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造，以獲得更高的性能。在組裝散熱器時(shí)，可能需要添加一層薄的絕緣層，以防止散熱片與電容器和電阻器等暴露導(dǎo)體的組件短路。

EPC推薦了一些熱界面材料（TIM），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。

物料清單

開發(fā)板的物料清單包含了各種電容、電阻、二極管、接頭、FET、柵極驅(qū)動器等組件，同時(shí)還列出了可選組件。這些組件的詳細(xì)信息有助于工程師在需要更換或升級組件時(shí)進(jìn)行參考。

EPC9099開發(fā)板為工程師提供了一個(gè)便捷、高效的平臺，用于評估EPC2215 GaN 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)，以及正確的轉(zhuǎn)換器配置和測量方法，工程師可以更好地了解和利用這款開發(fā)板，為功率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)提供有力支持。你在使用類似開發(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(yàn)和見解。