EVAL - ADuM4221EBZ評(píng)估板：隔離半橋柵極驅(qū)動(dòng)器評(píng)測利器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，柵極驅(qū)動(dòng)器的性能對(duì)于功率電路的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。今天我們就來深入了解一下EVAL - ADuM4221EBZ評(píng)估板，它主要用于評(píng)估ADuM4221隔離半橋柵極驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器采用了ADI公司的iCoupler?技術(shù)，具備諸多出色特性。

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評(píng)估板特性亮點(diǎn)

可調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間

死區(qū)時(shí)間的可調(diào)節(jié)性為電路設(shè)計(jì)提供了更高的靈活性，能有效避免上下橋臂直通，增強(qiáng)電路的安全性和穩(wěn)定性。比如在不同負(fù)載和工作頻率下，通過調(diào)整死區(qū)時(shí)間可以優(yōu)化電路性能。

寬輸出電壓范圍

輸出電壓范圍可達(dá)35V，這使得該評(píng)估板能夠適配多種不同的功率器件，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

便捷的連接方式

配備螺絲端子，方便進(jìn)行各種連接操作，同時(shí)還預(yù)留了外部串聯(lián)柵極電阻和電容負(fù)載測試的焊盤，方便工程師進(jìn)行多樣化的測試和設(shè)計(jì)。

多種器件支持

支持TO - 220或TO - 252封裝的IGBT或MOSFET，為不同功率器件的測試和應(yīng)用提供了便利。

自舉選項(xiàng)

具備自舉功能，通過合理配置可以實(shí)現(xiàn)用單個(gè)電源為二次側(cè)供電，簡化了電源設(shè)計(jì)。

簡易半橋設(shè)置

通過跳線設(shè)置，可以輕松實(shí)現(xiàn)半橋電路的搭建，降低了測試和設(shè)計(jì)的難度。

評(píng)估板內(nèi)容及所需設(shè)備

評(píng)估板包含EVAL - ADuM4221EBZ評(píng)估板。所需的測試設(shè)備包括：

• 初級(jí)側(cè)電源：0V至6.5V，100mA。
• 兩個(gè)次級(jí)側(cè)電源：0V至35V，250mA。
• 方波發(fā)生器：0V至5V。

評(píng)估板的硬件配置與使用

初始配置

在出廠配置下，評(píng)估板用于在無負(fù)載條件下測試基本柵極驅(qū)動(dòng)器功能?？梢允褂寐萁z端子或測試引腳進(jìn)行輸入、輸出和信號(hào)連接。不過在初次使用前，需要完成一些準(zhǔn)備步驟。比如R9至R14電阻未安裝，這些位置用于放置外部串聯(lián)電阻，作為被驅(qū)動(dòng)器件的充放電路徑。

被測設(shè)備焊盤布局

• 芯片：U1為ADuM4221的焊盤。
• 電容：C1、C4、C6為0.1μF旁路電容，C5和C7為10μF旁路電容，C2（未安裝）為1μF電容。
• 功率器件：Q1和Q2可安裝TO - 220封裝的MOSFET或IGBT，Q3和Q4可安裝TO - 252封裝的MOSFET或IGBT。
• 電阻：R9至R14為柵極電阻，用于控制輸出的轉(zhuǎn)換速率，可安裝1Ω至10Ω的1206尺寸貼片電阻。
• 電容負(fù)載：C3和C8的焊盤用于放置電容負(fù)載，模擬柵極電容。
• 自舉電路：D1和R8可用于為高端驅(qū)動(dòng)器提供自舉電源。
• 可變電阻：R3（未安裝）為最大500kΩ的可變電阻。

評(píng)估板設(shè)置

• 柵極電阻：建議使用1Ω至10Ω的1206尺寸表面貼裝外部柵極電阻，根據(jù)負(fù)載所需的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行選擇。
• 二極管：二極管D2和D3未安裝，但可用于提供不同的導(dǎo)通和關(guān)斷路徑。
• 功率器件：可在Q1或Q3以及Q2或Q4的焊盤上安裝IGBT或MOSFET。
• 跳線設(shè)置：
  • 跳線P13和P14分別用于短路低端和高端的外部串聯(lián)電阻，以便觀察過沖或測量峰值電流。
  • R2位置放置了10kΩ的死區(qū)時(shí)間電阻，可更換為10kΩ至500kΩ范圍內(nèi)的電阻，以調(diào)整ADuM4221高低端輸出之間的死區(qū)時(shí)間。也可使用電位器R3（未安裝）進(jìn)行更快速的死區(qū)時(shí)間調(diào)整。
  • 電阻R4和跳線P3可用于將高端邏輯輸入端接50Ω負(fù)載，電阻R5和跳線P4可用于低端邏輯輸入。
  • 跳線P6可將VIA連接到VDD1或GND，跳線P8可將VIB連接到VDD1或GND。
  • 在P6和P7之間放置跳線可將VIA連接到外部輸入電壓信號(hào)VINA，在P8和P9之間放置跳線可將VIB連接到VINB。

電源連接

• 連接輸入VDD1電源（2.5V至6.5V），正極接VDD1引腳，負(fù)極接GND引腳。
• 連接VDDB電源（4.5V至35V），正極接VDDB引腳，負(fù)極接GND引腳。
• 連接VDDA電源（4.5V至35V），正極接VDDA引腳，負(fù)極接GND引腳。注意GND、GND和GND_B相互隔離，高端IGBT發(fā)射極/MOSFET源極連接到GNDA，低端IGBT發(fā)射極/MOSFET源極連接到GND_B。

輸入/輸出連接

• VIA和VIB引腳為邏輯電平輸入，兼容3.3V和5V系統(tǒng)?？赏ㄟ^跳線或測試引腳將VIA連接到VINA，將VIB連接到VINB。
• 由于內(nèi)置重疊保護(hù)，任何時(shí)候只有一個(gè)輸出為高電平，默認(rèn)死區(qū)時(shí)間約為62ns（R2位置使用10kΩ電阻）。
• P5頭跳線在出廠配置下連接引腳2和引腳3以啟用設(shè)備輸出，連接引腳1和引腳2則禁用設(shè)備。禁用功能也可通過連接到禁用（DIS）測試引腳進(jìn)行外部控制。
• 評(píng)估板上的半橋輸出（HB）測試引腳為Q2/Q4集電極/漏極節(jié)點(diǎn)，若使用半橋配置，可通過跳線P15將Q1/Q3發(fā)射極/源極連接到HB?？偩€電壓（BUS）測試引腳連接到高端Q1和Q3 MOSFET/IGBT的漏極。
• 建議C9使用100μF電解電容，C10和C11使用2.2μF陶瓷電容。

自舉設(shè)置

若要在自舉設(shè)置中使用單個(gè)二次側(cè)電源，需安裝自舉二極管D1和電阻R8（阻值通常在1Ω至20Ω范圍內(nèi)）。在半橋配置下，ADuM4221的兩個(gè)輸出可由VDDB電源供電。當(dāng)開關(guān)節(jié)點(diǎn)（GND_A）為低電平時(shí)，C4和C5通過正向偏置的自舉二極管充電；當(dāng)開關(guān)節(jié)點(diǎn)上升到橋電壓時(shí)，二極管反向偏置，由于C4和C5上的電荷，VDA到GND幾乎等于VDB，考慮到二極管的正向壓降。為使自舉功能正常工作，必須安裝Q1和Q2或Q3和Q4，而不是負(fù)載電容C3和C8，并且需要在P15上放置跳線。同時(shí)，開關(guān)頻率必須足夠高，占空比必須受限，以確保為C4和C5提供足夠的電荷來驅(qū)動(dòng)Q1或Q3的柵極。

總結(jié)

EVAL - ADuM4221EBZ評(píng)估板為工程師提供了一個(gè)全面、便捷的平臺(tái)，用于評(píng)估ADuM4221隔離半橋柵極驅(qū)動(dòng)器的性能。通過合理配置和使用該評(píng)估板，工程師可以更好地了解和優(yōu)化柵極驅(qū)動(dòng)器在不同應(yīng)用場景下的性能。大家在使用過程中有沒有遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。