1200V CoolSiC? MOSFET評估平臺：設(shè)計與應(yīng)用全解析

作為電子工程師，我們總是在尋找性能更優(yōu)、效率更高的器件和評估平臺，以滿足不斷發(fā)展的電子系統(tǒng)需求。今天就來深入探討一下英飛凌（Infineon）的1200V CoolSiC? MOSFET評估平臺，它在開關(guān)損耗提取等方面有著出色的表現(xiàn)，對于功率電子領(lǐng)域的研發(fā)工作有著重要的意義。

文件下載：Infineon Technologies REF-1EDC60H12AHDPV2雙極電源功能板.pdf

一、評估平臺概述

1. 平臺用途

這個評估平臺主要用于提取TO247 3引腳和4引腳封裝的分立器件的開關(guān)損耗。它是現(xiàn)有雙脈沖平臺的改進(jìn)版本，為用戶提供了研究MOSFET、IGBT及其驅(qū)動器開關(guān)行為的有效工具，可通過通孔和表面貼裝兩種方式進(jìn)行測試。

2. 適用人群

此文檔主要面向評估板的所有者和用戶。需要強(qiáng)調(diào)的是，只有經(jīng)過培訓(xùn)的人員才能操作該評估板，因為涉及到高壓等危險因素，操作不當(dāng)可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

二、重要注意事項與安全預(yù)防措施

1. 重要注意事項

評估板和參考板僅用于演示和評估目的，并非商業(yè)化產(chǎn)品，不能用于可靠性測試或生產(chǎn)。它們在設(shè)計時雖考慮了環(huán)境條件，但未在安全要求、全工作溫度范圍或使用壽命等方面進(jìn)行全面測試和認(rèn)證。此外，評估板和參考板可能不符合CE等標(biāo)準(zhǔn)，用戶需確保其使用符合所在國家的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。

2. 安全預(yù)防措施

• 高壓測量：評估板的直流母線電位最高可達(dá)800VDC，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。
• 電容放電：評估板包含直流母線電容器，主電源移除后，電容器需要時間放電。顯示屏LED變暗并不意味著電容器已放電到安全電壓水平，不注意可能會導(dǎo)致嚴(yán)重后果。
• 高溫風(fēng)險：測試過程中，評估板的散熱器和器件表面可能會變熱，處理時需采取必要的預(yù)防措施，以免受傷。
• 專業(yè)操作：只有熟悉電力電子和相關(guān)機(jī)械的人員才能規(guī)劃、安裝、調(diào)試和維護(hù)該系統(tǒng)，否則可能導(dǎo)致人身傷害和設(shè)備損壞。
• 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、維護(hù)或修理時需要采取靜電控制措施，否則可能導(dǎo)致組件損壞。
• 包裝移除：評估板發(fā)貨時帶有包裝材料，安裝前必須移除，否則可能導(dǎo)致過熱或異常運行情況。

三、評估平臺詳細(xì)剖析

1. 交付內(nèi)容

2. 框圖與主要特性

框圖

主板的核心是由S1和S2組成的半橋，S1也可以用二極管代替。需要注意的是，電感L1不包含在板上，也不在交付范圍內(nèi)。

主要特性

• 開關(guān)損耗計算：能夠準(zhǔn)確計算開關(guān)損耗，為工程師評估器件性能提供重要數(shù)據(jù)。
• 易于更換：被測設(shè)備（DUT）和子板可以方便地在其連接器上進(jìn)行更換，提高了測試的靈活性和效率。
• 固定探頭支架：為低側(cè)、柵源和漏源電壓測量提供固定探頭支架，確保測量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
• 高壓測試：直流母線最高可承受800V測試，滿足了大多數(shù)高壓應(yīng)用場景的需求。

3. 主板參數(shù)與技術(shù)數(shù)據(jù)

四、系統(tǒng)功能與操作流程

1. 系統(tǒng)功能描述

評估板分為初級和次級部分，初級部分包含輔助和邏輯部分，次級部分為“功率”部分。除了固定電壓探頭支架外，還有SMD測試點，可用于訪問相應(yīng)的信號。對于高側(cè)電壓測量，必須使用差分探頭。

2. 調(diào)試與測試配置

調(diào)試

將直流電源連接到+VDC和GND - Sec，電感根據(jù)測試需求插入中點和+VDC或GND - Sec，不同的連接方式適用于不同的測試場景，如高側(cè)DUT或低側(cè)二極管測試。

功能塊描述

輔助電源的+12V連接器平均消耗100mA電流，其功能通過兩個LED（D100表示+12V，D101表示+5V）指示。可以通過設(shè)置X120上的跳線來選擇不同的供電方式，如通過驅(qū)動器卡或微控制器供電。

3. 3引腳測量

對于3引腳器件，需要通過電源連接器上的焊橋?qū)⒃礃O和檢測引腳短路，以進(jìn)行正確的測量。

五、系統(tǒng)設(shè)計與性能

1. 系統(tǒng)設(shè)計

完整的設(shè)計包可在英飛凌主頁的下載部分獲取，但需要登錄才能下載。設(shè)計包中包含了評估平臺的原理圖等重要信息，為工程師進(jìn)行二次開發(fā)或深入研究提供了便利。

2. 系統(tǒng)性能

雙脈沖原理

雙脈沖原理在相關(guān)文檔中有詳細(xì)描述，在為評估板供電前，需要計算分流器值是否足以承受通過DUT的電流。同時，關(guān)于電感的正確取值也有相關(guān)的參考資料可供查閱。

測試點選擇

選擇測試點時，要選擇正確的電壓探頭額定值，并盡量減小接地環(huán)路。不同的測試點對應(yīng)不同的測量對象，如X111為半橋中點（高壓），X112為低側(cè)柵極等。

啟動與關(guān)閉程序

啟動程序包括安裝驅(qū)動卡、插入DUT、連接電源和負(fù)載電感、插入探頭等步驟，然后按照一定順序施加電壓進(jìn)行測量。關(guān)閉程序則是先關(guān)閉高壓源，再關(guān)閉輔助電源和函數(shù)發(fā)生器。

六、總結(jié)與思考

英飛凌的1200V CoolSiC? MOSFET評估平臺為電子工程師提供了一個強(qiáng)大的工具，用于研究和評估功率器件的開關(guān)性能。在使用過程中，我們必須嚴(yán)格遵守重要注意事項和安全預(yù)防措施，確保操作的安全性。同時，通過深入了解平臺的設(shè)計和功能，我們可以更好地利用它進(jìn)行研發(fā)工作，提高產(chǎn)品的性能和可靠性。大家在使用這個評估平臺的過程中，有沒有遇到過一些特別的問題或者有什么獨特的使用經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。