EVAL-COOLSIC-2kVHCC評估板：2000V CoolSiC? MOSFET的理想測試平臺

在電力電子領(lǐng)域，工程師們一直在尋找性能更優(yōu)、可靠性更高的功率器件及測試方案。今天，我們就來深入了解一下英飛凌（Infineon）的EVAL-COOLSIC-2kVHCC評估板，它專為2000V CoolSiC? MOSFET打造，在測試和評估方面有著出色的表現(xiàn)。

文件下載：Infineon Technologies EVAL-COOLSIC-2KVHCC評估板.pdf

評估板概述

EVAL-COOLSIC-2kVHCC評估板采用了TO - 247PLUS - 4 - HCC封裝的2000V CoolSiC? MOSFET，具備高爬電距離和電氣間隙，同時搭配了EiceDRIVER? 1EDX3緊湊型柵極驅(qū)動IC。該評估板還能與外部XMC4400控制板協(xié)同工作，提供不同死區(qū)時間的雙脈沖信號或恒定脈寬調(diào)制信號。其用戶指南詳細(xì)介紹了評估板的硬件、圖形用戶界面（GUI），并給出了使用該評估板進(jìn)行各種測量任務(wù)的詳細(xì)說明，還通過實(shí)際示例展示了MOSFET的性能。

適用人群

這份文檔主要面向那些希望在半橋拓?fù)鋺?yīng)用（如太陽能和儲能系統(tǒng)）中使用2000V CoolSiC?器件和EiceDRIVER? 1EDX3緊湊型柵極驅(qū)動IC的工程師。

安全注意事項(xiàng)

在使用評估板時，安全是至關(guān)重要的。評估板涉及高電壓，因此必須嚴(yán)格遵守以下安全警告：

1. 高壓測量：評估板的直流母線電位高達(dá)1000V，使用示波器測量電壓波形時，必須使用高壓差分探頭，否則可能導(dǎo)致人身傷害或死亡。
2. 電容放電：評估板中的直流母線電容在移除主電源后需要時間放電。在對驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行操作前，需等待幾分鐘，讓電容放電至安全電壓水平。顯示屏LED變暗并不意味著電容已放電至安全電壓。
3. 操作前斷電：在斷開或重新連接電線、進(jìn)行維護(hù)工作之前，務(wù)必先移除或斷開驅(qū)動的電源，并等待五分鐘讓母線電容放電。在母線電容放電至零之前，切勿嘗試維修驅(qū)動。
4. 高溫防護(hù)：評估板的散熱器和器件表面在測試過程中可能會變熱，處理評估板時需采取必要的防護(hù)措施，以免燙傷。
5. 專業(yè)人員操作：只有熟悉驅(qū)動、電力電子和相關(guān)機(jī)械的人員才能對系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、安裝、調(diào)試和維護(hù)，否則可能導(dǎo)致人身傷害和設(shè)備損壞。
6. 靜電防護(hù)：評估板包含對靜電放電（ESD）敏感的部件和組件，安裝、測試、維修時需采取靜電控制措施，否則可能導(dǎo)致組件損壞。
7. 正確使用：錯誤的驅(qū)動應(yīng)用、安裝或接線可能導(dǎo)致組件損壞或產(chǎn)品壽命縮短，如電機(jī)選型過小、交流電源供應(yīng)不正確或環(huán)境溫度過高等，都可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障。
8. 移除包裝材料：評估板附帶的包裝材料在安裝前需移除，否則可能導(dǎo)致過熱或異常運(yùn)行。

評估板功能與使用

評估板用途

評估板主要作為2000V碳化硅MOSFET（TO - 247 4引腳和TO - 247 2引腳封裝）的單一全球測試平臺，有助于比較CoolSiC? MOSFET技術(shù)與CoolSiC?二極管的性能。與EVAL - IGBT - 1200V - TO247PLUS相比，它有一些額外的特性，如兼容TO - 247 2引腳封裝、可通過電阻將關(guān)斷電壓從0V調(diào)整到 - 5V、可調(diào)整導(dǎo)通電壓、支持外部XMC4400控制板提供雙脈沖或恒定PWM信號，以及母線電容可承受1500V母線電壓。

系統(tǒng)與功能描述

1. 電路與主要組件：評估板本質(zhì)上是一個半橋轉(zhuǎn)換器，由兩個MOSFET（S1和S2）組成。開關(guān)由EiceDriver? 1EDX3緊湊型驅(qū)動IC驅(qū)動，適用于高電壓和高開關(guān)速度的應(yīng)用。評估板配備了輸入和輸出電容（$C{in}$和$C{out}$）以及負(fù)載電感L，以滿足不同的測試需求。散熱器可作為高溫下開關(guān)損耗研究的加熱元件，通過功率電阻$R{pow}$和熱敏電阻$R{NTC}$可調(diào)節(jié)和監(jiān)測散熱器溫度。
2. 操作模式：評估板可用于多種操作模式，如評估CoolSiC? MOSFET和二極管組合的開關(guān)行為、作為降壓或升壓轉(zhuǎn)換器等。在進(jìn)行測量前，需確保板設(shè)置正確，避免物理短路或浮動?xùn)艠O，緩慢增加輸入電壓并檢查電路是否正常工作。
3. 設(shè)置調(diào)整
   • 封裝切換：評估板的特定五引腳插座可適配不同的封裝變體，通過連接不同的引腳和構(gòu)建相應(yīng)的電阻，可實(shí)現(xiàn)TO - 247PLUS 4引腳和TO - 247 2引腳封裝的切換。
   • 柵極電壓和電阻調(diào)整：通過跳線和電位器可控制驅(qū)動輸出側(cè)的電壓，同時可通過焊接修改柵極電阻值。
   • 散熱器溫度調(diào)整：通過連接實(shí)驗(yàn)室電源和歐姆表，可調(diào)整和監(jiān)測散熱器溫度。
   • 雙脈沖測試配置：雙脈沖測試是計(jì)算開關(guān)損耗的方法，通過對開關(guān)的柵極施加兩個連續(xù)脈沖來創(chuàng)建關(guān)斷和導(dǎo)通事件。按照一系列步驟進(jìn)行操作，可完成雙脈沖測試。
   • 效率測量配置：為了全面了解半導(dǎo)體器件的開關(guān)行為，需在開關(guān)單元內(nèi)進(jìn)行測試。將評估板用作降壓轉(zhuǎn)換器時，需短路分流電阻、更換散熱器和電感，并按照特定步驟進(jìn)行操作，以完成效率測量。

XMC4400圖形用戶界面（GUI）

要使用XMC4400進(jìn)行雙脈沖測試，需進(jìn)行一系列準(zhǔn)備工作，包括安裝英飛凌開發(fā)者中心、XMCTM Flasher軟件，設(shè)置硬件進(jìn)行HEX文件編程，以及安裝和配置GUI。GUI提供了各種參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，可用于控制評估板和測試SiC MOSFET在電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用中的性能。

系統(tǒng)性能測試

1. GUI功能測試：通過一系列步驟進(jìn)行GUI功能測試，包括安裝GUI、對XMC驅(qū)動卡進(jìn)行編程、施加直流電壓、檢查輔助電源運(yùn)行情況、插入電感、檢查相電流等，以驗(yàn)證評估板的功能。
2. 開關(guān)損耗測試：通過設(shè)置評估板并使用Rogowski線圈測量電流、電壓探頭連接PCB適配器，可比較不同條件下的開關(guān)損耗。

總結(jié)

EVAL - COOLSIC - 2kVHCC評估板為工程師提供了一個全面的測試平臺，可用于評估2000V CoolSiC? MOSFET的性能。在使用過程中，務(wù)必嚴(yán)格遵守安全注意事項(xiàng)，正確設(shè)置和操作評估板，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。你在使用類似評估板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。