Q-DPAK Full Bridge V2.1評(píng)估板：解鎖碳化硅MOSFET性能新可能

在電力電子領(lǐng)域，評(píng)估板是驗(yàn)證和探索新型功率器件性能的重要工具。今天，我們就來(lái)深入了解一下英飛凌的Q-DPAK Full Bridge V2.1評(píng)估板，看看它如何助力工程師評(píng)估最新的碳化硅（SiC）功率技術(shù)。

文件下載：Infineon Technologies Q-DPAK全橋V2.1評(píng)估板.pdf

評(píng)估板概述

Q-DPAK Full Bridge V2.1評(píng)估板（ISPN: EVAL_QDPAK_FB_V2_1）是一個(gè)專門用于評(píng)估英飛凌CoolSiC? 750 V G2碳化硅MOSFET在Q-DPAK封裝中開關(guān)性能的平臺(tái)。它采用全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，集成了四個(gè)750 V的CoolSiC?開關(guān)、相應(yīng)的英飛凌柵極驅(qū)動(dòng)器、小型DC-DC轉(zhuǎn)換器以及支持直流母線和終止功率環(huán)路的無(wú)源元件。

設(shè)計(jì)特點(diǎn)

高速開關(guān)優(yōu)化布局：評(píng)估板的設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)盡可能高的靈活性，展示了Q-DPAK封裝中高速開關(guān)器件的最佳應(yīng)用。其功率環(huán)路的布局和設(shè)計(jì)針對(duì)高速開關(guān)性能進(jìn)行了優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)最快的開關(guān)速度。
多種操作模式：支持單脈沖和連續(xù)PWM操作，適用于不同的測(cè)試場(chǎng)景。
安全間距設(shè)計(jì)：頂層和底層高壓電位之間的間隙為2.6 mm，內(nèi)層間隙為0.6 mm，確保了高壓環(huán)境下的安全性。
優(yōu)化的柵極環(huán)路設(shè)計(jì)：為高速驅(qū)動(dòng)提供了良好的性能保障。
探測(cè)端口：提供了用于測(cè)量半橋漏源電壓（$V{ds}$）和柵極至開爾文源電壓（$V{gsk}$）的探測(cè)端口，方便工程師進(jìn)行測(cè)試和分析。

適用場(chǎng)景提醒

需要注意的是，這是一款面向應(yīng)用的評(píng)估板，雖然布局針對(duì)快速開關(guān)進(jìn)行了優(yōu)化，但它并不是一個(gè)開關(guān)損耗評(píng)估平臺(tái)，因?yàn)槠鋼Q向環(huán)路中沒有電流傳感器。如果需要進(jìn)行開關(guān)損耗評(píng)估，請(qǐng)參考英飛凌在其官方網(wǎng)站上提供的相關(guān)評(píng)估板。此外，該評(píng)估板沒有裝配散熱器，因此更適合單脈沖測(cè)試，而不是連續(xù)開關(guān)操作。如果需要進(jìn)行連續(xù)高功率操作，可以額外安裝散熱器。同時(shí)，該評(píng)估板并不符合商業(yè)應(yīng)用所需的所有安全、EMI和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（如UL和CE）。

訂購(gòu)與支持信息

訂購(gòu)信息

如果您想訂購(gòu)這款評(píng)估板，可以在英飛凌官方網(wǎng)站上使用以下信息進(jìn)行訂購(gòu)：

ISPN: EVAL_QDPAK_FB_V2_1
OPN: EVALQDPAKFBV21TOBO1
SP No.: SP00612907
SA No.: SA006129076

技術(shù)支持

如果您在使用過(guò)程中需要額外的支持和幫助，可以訪問(wèn)英飛凌開發(fā)者社區(qū)或使用其MyCases支持系統(tǒng)與英飛凌專家取得聯(lián)系。

評(píng)估板使用注意事項(xiàng)

重要聲明

評(píng)估板和參考板僅用于演示和評(píng)估目的，并非商業(yè)化產(chǎn)品。它們的設(shè)計(jì)雖然考慮了環(huán)境條件，但僅在本文件所述的條件下進(jìn)行了測(cè)試，在安全要求、整個(gè)工作溫度范圍或使用壽命內(nèi)的制造和操作方面并未經(jīng)過(guò)全面驗(yàn)證。因此，這些評(píng)估板和參考板不應(yīng)用于可靠性測(cè)試或生產(chǎn)，用戶需要確保其使用方式符合所在國(guó)家的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。

安全預(yù)防措施

在使用評(píng)估板時(shí)，務(wù)必注意以下安全事項(xiàng)：

高壓操作：在使用示波器觀察波形時(shí)，必須使用高壓探頭，否則可能導(dǎo)致人身傷害或死亡。
電容放電：評(píng)估板包含直流母線電容器，在移除主電源后需要一定時(shí)間才能放電。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作之前，請(qǐng)等待至少五分鐘，確保電容器放電至安全電壓水平。
斷電操作：在斷開或重新連接電線或進(jìn)行維護(hù)工作之前，請(qǐng)先移除或斷開電源，并等待至少五分鐘讓母線電容器放電。
熱管理：評(píng)估板或參考板的散熱器和器件表面在測(cè)試過(guò)程中可能會(huì)變熱，因此在處理時(shí)需要采取必要的預(yù)防措施。
專業(yè)人員操作：只有熟悉電力電子和相關(guān)機(jī)械設(shè)備的人員才能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、安裝、調(diào)試和維護(hù)，否則可能導(dǎo)致人身傷害和/或設(shè)備損壞。
靜電防護(hù)：評(píng)估板或參考板包含對(duì)靜電放電（ESD）敏感的端口和組件，在安裝、測(cè)試、操作或維修時(shí)需要采取靜電控制措施。
包裝材料移除：評(píng)估板在運(yùn)輸時(shí)配備了包裝材料，在安裝前需要將其移除，否則可能導(dǎo)致過(guò)熱或異常運(yùn)行情況。

評(píng)估板詳細(xì)參數(shù)與功能

供貨范圍

評(píng)估板提供了一個(gè)經(jīng)過(guò)全面測(cè)試的PCB，用于評(píng)估英飛凌最新的高壓離散碳化硅MOSFET。它采用了以下英飛凌產(chǎn)品：

AIMDQ75R016M2H：英飛凌CoolSiC? G2汽車功率MOSFET 750 V
2EDB9259Y：英飛凌EiceDRIVER?雙通道隔離柵極驅(qū)動(dòng)器IC，采用150 mil DSO封裝
BAT165：英飛凌中功率AF肖特基二極管

評(píng)估板經(jīng)過(guò)了有限能量的電氣測(cè)試（如雙脈沖測(cè)試），用戶可以自行安裝散熱器進(jìn)行熱管理，但評(píng)估板本身不配備散熱器。PCB上的鉆孔與Advanced Thermal Solutions, Inc.的ATS-61600W-C2-R0散熱器或其他供應(yīng)商的類似散熱器兼容。

技術(shù)參數(shù)

為了確保評(píng)估板的安全和正確運(yùn)行，請(qǐng)?jiān)谝韵聟?shù)范圍內(nèi)操作：	參數(shù)	符號(hào)	條件	值
最大輸入電壓	$V_{HV,max}$	HV+和HV_GND之間施加的直流電壓	500	V
HB “A”的最大換向電流	$I_{L,max@500V,A}$	$V_{in}$ = 500 V時(shí)，HB “A”上允許的最大電感電流	100	A
HB “B”的最大換向電流	$I_{L,max@500V,B}$	$V_{in}$ = 500 V時(shí)，HB “B”上允許的最大電感電流	90	A
標(biāo)稱LV輸入電壓	$V_{eCLV}$	具有至少500 mA電流能力的穩(wěn)壓直流電源	12	V
PWM輸入“ON電平”	$V_{PM.ON}$	IN_A_LS、IN_A_HS、IN_B_LS和IN_B_HS端子上的PWM信號(hào)，高阻抗驅(qū)動(dòng)信號(hào)	3.3	V
PWM輸入“OFF電平”	$V_{Pw.OFF}$	IN_A_LS、IN_A_HS、IN_B_LS和IN_B_HS端子上的PWM信號(hào)，高阻抗驅(qū)動(dòng)信號(hào)	0	V
絕對(duì)最大漏源電壓	$V_{DS.MAX}$	該評(píng)估板上測(cè)量的漏極和源極之間允許的絕對(duì)最大瞬態(tài)電壓，對(duì)于使用750V SiC G2的最終應(yīng)用，請(qǐng)參考產(chǎn)品數(shù)據(jù)表	650	V

系統(tǒng)操作與測(cè)試

準(zhǔn)備工作

在開始使用評(píng)估板之前，需要進(jìn)行以下準(zhǔn)備工作：

打開評(píng)估板包裝，檢查是否有明顯損壞。
準(zhǔn)備一個(gè)實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)，配備以下設(shè)備：
- 低壓直流電源
- PWM發(fā)生器
- 高壓直流電源
- 功率電感器

雙脈沖開關(guān)操作

雙脈沖模式是評(píng)估英飛凌G2碳化硅MOSFET開通和關(guān)斷電壓瞬態(tài)的基本測(cè)試方法。其操作步驟如下：

打開一個(gè)MOSFET，使外部電感器以預(yù)期電流磁化。
關(guān)閉該MOSFET，電流由第二個(gè)MOSFET的體二極管接管。
隨后的短脈沖再次打開該MOSFET，然后再次關(guān)閉。
電感器中存儲(chǔ)的總能量通過(guò)體二極管耗散。

通過(guò)這種方式，可以研究MOSFET的開通和關(guān)斷行為。在進(jìn)行雙脈沖測(cè)試時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

布線設(shè)置：正確連接低壓直流電源、PWM輸入信號(hào)、負(fù)載電感器和高壓電源，并使用正確的探頭連接方式進(jìn)行電壓測(cè)量。
測(cè)量注意事項(xiàng)：在測(cè)量$V_{gsk}$電壓時(shí)，探頭的接地連接應(yīng)參考MOSFET “LSA”的開爾文源引腳，與$V{ds}$探頭的接地不同。如果同時(shí)測(cè)量$V{gsk}$和$V{ds}$電壓，建議使用差分探頭以避免通過(guò)示波器短路信號(hào)。為了獲得最佳測(cè)量結(jié)果，建議一次只使用一個(gè)無(wú)源探頭，并斷開所有其他探頭以避免短路或共模問(wèn)題。

特殊操作模式

二極管測(cè)試

通過(guò)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)高端MOSFET并測(cè)量相反低端MOSFET的$V_{ds}$波形，可以將低端MOSFET視為二極管進(jìn)行測(cè)試。這種方法可以幫助工程師了解MOSFET在特定工作模式下的性能。

全同步操作

評(píng)估板還可以作為更復(fù)雜測(cè)試的構(gòu)建塊，通過(guò)為每個(gè)MOSFET提供獨(dú)立的PWM信號(hào)，可以將其作為同步全橋進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)DC-AC 逆變器或AC-DC整流器（圖騰柱PFC）等功能。需要注意的是，傳感、控制和保護(hù)功能不在評(píng)估板的范圍內(nèi)，需要外部實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)資源

英飛凌在其官方網(wǎng)站上提供了評(píng)估板的完整系統(tǒng)設(shè)計(jì)資源，包括物料清單、完整原理圖、所有PCB設(shè)計(jì)資源以及完整的Altium項(xiàng)目。這些資源為工程師進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)和定制提供了便利。

總結(jié)

Q-DPAK Full Bridge V2.1評(píng)估板為工程師提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于評(píng)估英飛凌CoolSiC? 750 V G2碳化硅MOSFET的開關(guān)性能。其優(yōu)化的布局和多種操作模式使其適用于不同的測(cè)試場(chǎng)景，但在使用過(guò)程中需要注意其適用范圍和安全事項(xiàng)。希望本文能幫助大家更好地了解這款評(píng)估板，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮其最大價(jià)值。大家在使用過(guò)程中有任何問(wèn)題或經(jīng)驗(yàn)，歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。

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