EPC9094開發(fā)板快速上手全攻略

在電子工程師的日常工作中，開發(fā)板的選擇和使用至關(guān)重要。今天我們就來詳細(xì)了解一下EPC9094開發(fā)板，它是一款帶有板載柵極驅(qū)動(dòng)器的半橋開發(fā)板，搭載了額定電壓為200V的EPC2054氮化鎵場效應(yīng)晶體管（FET），能大大簡化EPC2054的評估過程。

文件下載：EPC9094.pdf

開發(fā)板概述

基本參數(shù)

EPC9094開發(fā)板尺寸為2英寸×2英寸，采用半橋配置，包含兩個(gè)EPC2054氮化鎵FET。它配備了安森美（On-Semi）的NCP51820柵極驅(qū)動(dòng)器，板上集成了所有關(guān)鍵組件，其布局有助于實(shí)現(xiàn)最佳開關(guān)性能。同時(shí)，開發(fā)板還設(shè)有多個(gè)探測點(diǎn)，方便進(jìn)行簡單的波形測量和效率計(jì)算。

性能指標(biāo)

注： (1) 最大輸入電壓取決于電感負(fù)載，EPC2054的最大開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴必須保持在200V以下。 (2) 最大電流取決于管芯溫度，實(shí)際最大電流受開關(guān)頻率、總線電壓和熱冷卻的影響。 (3) 使用板載邏輯緩沖器時(shí)，繞過邏輯緩沖器請參考NCP51820數(shù)據(jù)手冊。 (4) 受‘刷新’高端自舉電源電壓所需時(shí)間的限制。

快速啟動(dòng)流程

輸入模式設(shè)置

開發(fā)板有兩個(gè)PWM信號(hào)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，PWM1輸入端口作為輸入，電路會(huì)為FET生成所需的互補(bǔ)PWM。通過選擇J630（模式選擇）的合適跳線位置來設(shè)置輸入模式。

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，對于這塊開發(fā)板，死區(qū)時(shí)間是相對于柵極驅(qū)動(dòng)器的輸入而言的?？梢酝ㄟ^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死區(qū)時(shí)間需要120Ω的電阻。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）上的跳線設(shè)置來旁路極性變換器和死區(qū)時(shí)間電路，有三種旁路選項(xiàng)：無旁路、死區(qū)時(shí)間旁路和完全旁路。不同旁路模式下，開發(fā)板的工作方式有所不同，使用旁路模式時(shí)要確保提供包含死區(qū)時(shí)間和極性的正確PWM信號(hào)。

使能功能

開發(fā)板有一個(gè)使能輸入，可用于關(guān)閉兩個(gè)FET，無論工作模式如何。有三種使能功能配置方式：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(dòng)使能功能。如果不需要此功能，可讓連接（J81）為空，柵極驅(qū)動(dòng)器將處于啟用狀態(tài)（默認(rèn)設(shè)置）。

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（模式）的跳線設(shè)置來選擇。設(shè)置好輸入源、死區(qū)時(shí)間和旁路配置后，按照以下步驟操作：

1. 關(guān)閉電源，將輸入電源總線連接到VIN，接地/返回連接到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，或使用提供的電感（L1）和輸出電容（Cout）焊盤。
3. 關(guān)閉電源，將柵極驅(qū)動(dòng)電源連接到VDD（J90，引腳2），接地返回連接到GND（J90，引腳1，在板的底部標(biāo)明）。
4. 關(guān)閉電源，根據(jù)所選輸入模式將輸入PWM控制信號(hào)連接到PWM1和/或PWM2，接地返回連接到板底部標(biāo)明的任何GND J80引腳。
5. 打開柵極驅(qū)動(dòng)電源，確保電源設(shè)置在10V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)以查看開關(guān)操作。
8. 運(yùn)行后，在工作范圍內(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

將開發(fā)板用作升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，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。需要注意的是，絕不能在無負(fù)載的情況下運(yùn)行升壓轉(zhuǎn)換器模式，否則輸出電壓可能會(huì)超過最大額定值。設(shè)置好相關(guān)參數(shù)后，按照以下步驟操作：

1. 電感（L1）和輸入電容（Cout）可以焊接到板上，也可以外接。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/返回連接到GND，或者如果電感L1和Cout是外接的，則跨接在電容上。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(dòng)電源連接到VDD（J90，引腳1），接地返回連接到GND（J90，引腳2，在板的底部標(biāo)明）。
4. 關(guān)閉電源，根據(jù)所選輸入模式將輸入PWM控制信號(hào)連接到PWM1和/或PWM2，接地返回連接到板底部標(biāo)明的任何GND J2引腳。
5. 打開柵極驅(qū)動(dòng)電源，確保電源在10V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)以查看開關(guān)操作。
8. 運(yùn)行后，在工作范圍內(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)，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，泰克（Tektronix）的IsoVu探頭有匹配的MMCX連接器。對于使用MMCX連接器測量開關(guān)節(jié)點(diǎn)的常規(guī)無源電壓探頭（如TPP1000），可使用探頭適配器（PN: 206 - 0663 - xx）。

特殊功能與熱考慮

GND - PGND斷開

EPC9094開發(fā)板可以斷開信號(hào)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?？梢酝ㄟ^移除R85來斷開接地，但要注意NCP51820柵極驅(qū)動(dòng)器的最大接地電壓差限制為±3.5V。

熱管理

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。安裝散熱片前，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(shí)，要考慮機(jī)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 X 0.5 mm、Bergquist的GP5000 - 0.02等。

物料清單

文檔中提供了詳細(xì)的物料清單，包括電容、電阻、二極管、接頭等組件的型號(hào)和制造商信息，同時(shí)還有可選組件的清單，方便工程師在設(shè)計(jì)和使用開發(fā)板時(shí)參考。

EPC9094開發(fā)板為工程師提供了一個(gè)方便的平臺(tái)來評估EPC2054氮化鎵FET的性能。在使用過程中，工程師們要仔細(xì)按照文檔中的說明進(jìn)行操作，同時(shí)注意各種參數(shù)和限制條件，以確保開發(fā)板能夠穩(wěn)定、高效地工作。大家在使用這款開發(fā)板的過程中遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。