解析EVAL - 1ED3121Mx12H評(píng)估板：從功能到設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域，評(píng)估板是工程師了解和驗(yàn)證新器件性能的重要工具。今天，我們就來詳細(xì)剖析Infineon的EVAL - 1ED3121Mx12H評(píng)估板，看看它能為我們帶來哪些價(jià)值。

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評(píng)估板概述

EVAL - 1ED3121Mx12H評(píng)估板搭配1ED3121MU12H或1ED3121MC12H柵極驅(qū)動(dòng)IC，旨在展示英飛凌EiceDRIVER Compact柵極驅(qū)動(dòng)IC的功能和關(guān)鍵特性。不過需要注意的是，該評(píng)估板僅用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，由專業(yè)人員操作，并且在制造、壽命和全環(huán)境工作條件方面未經(jīng)過全面測(cè)試。

目標(biāo)用戶

• 想要學(xué)習(xí)使用英飛凌EiceDRIVER的工程師。
• 用英飛凌EiceDRIVER、IGBT和CooISiC MOSFET設(shè)計(jì)電路的經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)工程師。
• 設(shè)計(jì)功率電子設(shè)備（如逆變器）的設(shè)計(jì)工程師。

電氣特性

關(guān)鍵特性

• 半橋配置：采用半橋配置，配備兩個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)IC，可驅(qū)動(dòng)IGBT和SiC MOSFET等功率開關(guān)，開關(guān)類型可自由選擇。
• 過流反饋：有額外的柵極驅(qū)動(dòng)IC，用于將高壓側(cè)的隔離過流反饋信號(hào)傳輸?shù)竭壿嬁刂苽?cè)。
• 過流檢測(cè)：使用快速運(yùn)算放大器作為比較器進(jìn)行過流檢測(cè)。
• 尺寸小巧：未組裝功率開關(guān)時(shí)，尺寸為(85 × 55 × 15 mm^{3})。
• 適用測(cè)試：非常適合雙脈沖測(cè)試，但連續(xù)運(yùn)行時(shí)需考慮熱和功率負(fù)載，建議在高壓電源處添加高壓直流阻斷電容。
• 安全設(shè)計(jì)：低壓接口可由脈沖發(fā)生器、微控制器或其他數(shù)字電路控制，具備快速過流檢測(cè)和保護(hù)電路，通過電隔離反饋路徑連接到低壓輸入側(cè)，輸入側(cè)觸發(fā)器會(huì)鎖存過流事件信息，報(bào)告故障并關(guān)閉兩個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)IC，按下S1按鈕可清除觸發(fā)器，重新啟用柵極驅(qū)動(dòng)IC。

絕對(duì)最大額定值、工作條件和電源電壓

PCB組件針對(duì)3.3 V的VCC1電源電壓進(jìn)行了優(yōu)化，若使用更高的電源電壓，需要調(diào)整狀態(tài)LED的限流電阻。

啟動(dòng)步驟

前提條件

• 在Q1和Q2位置組裝合適的功率開關(guān)，如IKQ75N120CH3 IGBT。
• 在J1 - 1/2 (V - HV)和J3 - 2 (HV_GND)之間組裝一個(gè)外部高壓直流電容器（(>100 μF)）。
• 準(zhǔn)備好用于輸入支持和邏輯電源的低壓電源（+15V_IN，VCC1）。
• 準(zhǔn)備好用于柵極驅(qū)動(dòng)輸出電源的隔離低壓電源（VCC2_LS，VCC2_HS，GND2_LS，GND2_HS，VEE2_LS和VEE2_HS）。
• 準(zhǔn)備好用于J1 - 1/2 (V - HV)和J3 - 2 (HV_GND)之間的高壓直流電源。
• 準(zhǔn)備好用于雙脈沖測(cè)試的電感負(fù)載。
• 準(zhǔn)備好用于半橋PWM輸入的雙通道PWM發(fā)生器。

上電順序

1. 在連接器J13.2提供+16 V的+15V_IN，并將電源地連接到連接器J13.1。
2. 在連接器J6.2提供+3.3 V的VCC1，并將電源地連接到連接器J6.1。
3. 紅色LED D7將亮起。
4. 根據(jù)組裝的功率開關(guān)需求，在連接器J4的VCC2_HS、GND2_HS和VEE2_HS，以及連接器J5的VCC2_LS、GND2_LS和VEE2_LS處分別提供電源。
5. 綠色LED1將亮起。
6. 按下S1重置錯(cuò)誤觸發(fā)器。
7. 紅色LED D7將熄滅，綠色LED D6將亮起。
8. 將數(shù)字PWM發(fā)生器連接到標(biāo)記為IN_HS和GND以及IN_LS和GND的數(shù)字接口連接器J7和J8。
9. 將高壓電源連接到連接器J1.1或J1.2，將HV_GND連接到J3.2。
10. 將電感負(fù)載的一端連接到J2.1，另一端根據(jù)雙脈沖測(cè)試要求連接到J1.1或J3.2（低側(cè)或高側(cè)測(cè)試）。
11. 評(píng)估板現(xiàn)在可進(jìn)行雙脈沖評(píng)估。

過流保護(hù)

過流保護(hù)用于保護(hù)評(píng)估板和組件免受大電流損壞。通過測(cè)量分流電阻R19兩端的電壓來確定電流，該電壓可在測(cè)試點(diǎn)TP14和TP16處獲取。檢測(cè)電路測(cè)量R19兩端的電壓，將信號(hào)通過低通濾波器R18和C18，然后與由分壓器R12和R20定義的參考電壓進(jìn)行比較。跳閘點(diǎn)約為32 A，可通過更改R19和/或調(diào)整參考分壓器R12和R20來適應(yīng)應(yīng)用需求。輸出信號(hào)通過U3傳輸?shù)降蛪河?，觸發(fā)觸發(fā)器并存儲(chǔ)過流事件。觸發(fā)器觸發(fā)后，通過ENABLE信號(hào)關(guān)閉兩個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)IC，同時(shí)將過流事件作為FAULT信號(hào)報(bào)告給數(shù)字接口連接器，并點(diǎn)亮LED7。要恢復(fù)正常操作，需按下S1重置觸發(fā)器，此時(shí)LED7熄滅，LED6再次亮起。

連接器和引腳分配

原理圖和PCB布局

原理圖

評(píng)估板的原理圖分為以下幾個(gè)部分：

• 柵極驅(qū)動(dòng)IC及其周圍電路
• 過流檢測(cè)
• 過流狀態(tài)顯示
• 帶連接器和復(fù)位開關(guān)的接口

PCB布局

評(píng)估板采用兩層PCB，頂層和底層。大多數(shù)組件安裝在頂層，其布局可作為開發(fā)更復(fù)雜應(yīng)用電路的起點(diǎn)。

物料清單

物料清單列出了PCB使用的所有組件，包括電容、二極管、LED、連接器、功率開關(guān)、電阻、開關(guān)和集成電路等，具體信息可參考文檔中的表格。

總結(jié)

EVAL - 1ED3121Mx12H評(píng)估板為工程師提供了一個(gè)了解和驗(yàn)證英飛凌EiceDRIVER Compact柵極驅(qū)動(dòng)IC性能的有效平臺(tái)。通過詳細(xì)了解其電氣特性、啟動(dòng)步驟、過流保護(hù)和連接器引腳分配等方面，工程師可以更好地將其應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。不過在使用過程中，一定要注意其適用環(huán)境和相關(guān)注意事項(xiàng)。大家在實(shí)際使用這款評(píng)估板時(shí)，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。