EPC9115演示板：開啟eGaN FET高效應(yīng)用之旅

在電子工程領(lǐng)域，電源轉(zhuǎn)換技術(shù)一直是研究和創(chuàng)新的焦點(diǎn)。今天要給大家介紹的EPC9115演示板，就是一款在電源轉(zhuǎn)換方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品，它為我們展示了增強(qiáng)型氮化鎵（eGaN）場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）在傳統(tǒng)拓?fù)渲械淖吭叫阅堋?/p>

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一、EPC9115演示板概述

EPC9115演示板是一款完全穩(wěn)壓的300 kHz隔離式DC/DC總線轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍為48 - 60 V，輸出為12 V、42 A。它采用了EPC2020（60 V）和EPC2021（80 V）增強(qiáng)型氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及德州儀器的LM5113半橋驅(qū)動(dòng)器和UCC27611低側(cè)驅(qū)動(dòng)器。整個(gè)轉(zhuǎn)換器采用傳統(tǒng)的硬開關(guān)300 kHz隔離式降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)?，旨在展示eGaN FET和eGaN驅(qū)動(dòng)器在傳統(tǒng)拓?fù)渲兴軐?shí)現(xiàn)的卓越性能。

雖然完整的轉(zhuǎn)換器適合標(biāo)準(zhǔn)的1/8磚封裝，但演示板尺寸更大，方便進(jìn)行臺(tái)面評(píng)估連接，并且設(shè)有各種測(cè)試點(diǎn)，便于進(jìn)行簡單的波形測(cè)量和效率計(jì)算。

二、性能參數(shù)

1. 輸入輸出參數(shù)

2. 頻率與效率參數(shù)

從這些參數(shù)可以看出，EPC9115在不同輸入電壓和負(fù)載條件下都能保持較高的效率，這對(duì)于電源轉(zhuǎn)換來說是非常重要的性能指標(biāo)。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否也會(huì)特別關(guān)注這些效率參數(shù)呢？

三、快速啟動(dòng)步驟

1. 連接電源：在電源關(guān)閉的情況下，將輸入電源總線連接到VIN+和VIN - 歐式連接器。
2. 添加電壓測(cè)量：按照?qǐng)D示將輸入和輸出電壓測(cè)量連接到提供的開爾文連接點(diǎn)。
3. 連接負(fù)載：同樣在電源關(guān)閉時(shí)，根據(jù)需要在Vout+和Vout - 歐式連接器之間連接負(fù)載，建議使用電阻性或恒流負(fù)載。
4. 開啟電源：將電源電壓調(diào)節(jié)到所需值，但不要超過VIN的絕對(duì)最大電壓60 V。
5. 空載測(cè)試：測(cè)量輸出電壓，確保板子功能正常且處于空載運(yùn)行狀態(tài)。
6. 加載負(fù)載：開啟有源負(fù)載，并將其調(diào)整到所需的負(fù)載電流，但要保持在最大電流以下（這取決于冷卻條件，如果沒有強(qiáng)制風(fēng)冷，負(fù)載電流應(yīng)保持在5 A以下）。
7. 負(fù)載測(cè)試：如果在中等到滿載條件下進(jìn)行測(cè)試，要確保風(fēng)扇或其他強(qiáng)制對(duì)流源能夠提供足夠的氣流（滿載運(yùn)行建議400 LFM）。
8. 參數(shù)觀察：一旦設(shè)備開始運(yùn)行，在允許的工作范圍內(nèi)調(diào)整總線電壓和負(fù)載電流，觀察輸出開關(guān)行為、效率和其他參數(shù)。
9. 關(guān)機(jī)操作：關(guān)機(jī)時(shí)，請(qǐng)按相反的步驟進(jìn)行操作。

在進(jìn)行這些操作時(shí)，要注意使用短接地夾或?qū)Ｓ锰筋^適配器來準(zhǔn)確測(cè)量高頻內(nèi)容的開關(guān)節(jié)點(diǎn)和柵極電壓波形，避免使用示波器探頭上的長接地引線。同時(shí)，要注意EPC9115演示板的初級(jí)和次級(jí)側(cè)接地是不相連的，在測(cè)量多個(gè)信號(hào)時(shí)，要確保它們始終參考相同的“接地”電位，以避免潛在的電路故障或儀器故障。大家在實(shí)際操作中有沒有遇到過因?yàn)榻拥貑栴}導(dǎo)致的測(cè)量不準(zhǔn)確呢？

四、電路性能

EPC9115演示電路的設(shè)計(jì)展示了使用eGaN FET所能實(shí)現(xiàn)的尺寸和性能優(yōu)勢(shì)。其300 kHz的工作頻率比典型的商用1/8磚轉(zhuǎn)換器高50% - 100%。通過圖4可以看到52 V輸入電壓下的典型滿載波形，圖5則展示了在25 °C、400 LFM（2 m/s）氣流下幾種輸入電壓的效率曲線。這些數(shù)據(jù)都是在轉(zhuǎn)換器達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)后采集的。

五、使用注意事項(xiàng)

1. 功能局限性

EPC9115是一個(gè)演示平臺(tái)，旨在展示eGaN FET在1/8磚應(yīng)用中的能力。該轉(zhuǎn)換器具有基本的調(diào)節(jié)和過流保護(hù)功能，但通常1/8磚轉(zhuǎn)換器的完整功能集并未實(shí)現(xiàn)，特別是沒有過壓、過溫和快速短路保護(hù)。因此，該電路主要用于功率級(jí)和效率評(píng)估。

2. 源和負(fù)載要求

建議使用具有低交流和直流阻抗的源來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，必要時(shí)可添加額外的輸入電容。輸出端可添加電解電容形式的額外輸出電容，最大可達(dá)1000 μF，但不建議添加低ESR電容形式的大容量電容。

3. 熱管理

EPC9115演示板沒有板載熱保護(hù)。圖6展示了穩(wěn)態(tài)滿載運(yùn)行時(shí)的熱圖像。該板適用于在標(biāo)稱室溫環(huán)境下進(jìn)行臺(tái)面評(píng)估，并需要強(qiáng)制風(fēng)冷。在有限功率運(yùn)行時(shí)，也可以在沒有強(qiáng)制風(fēng)冷的情況下運(yùn)行，但建議EPC9115上的最高溫度不超過125 °C。

4. 電氣保護(hù)

過流保護(hù)在室溫下的標(biāo)稱值設(shè)置為50 A。電流感測(cè)采用電感DCR感測(cè)方式，因此會(huì)隨著電感及其溫度的變化而產(chǎn)生變化。隨著電感溫度升高，觸發(fā)點(diǎn)會(huì)降低。此外，EPC9115演示板沒有板載輸入過壓保護(hù)，建議在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器時(shí)確保輸出電壓為1V或更低。

六、物料清單

文檔中詳細(xì)列出了EPC9115演示板的物料清單，包括各種電容、電阻、二極管、晶體管、集成電路等元件的型號(hào)、數(shù)量、參數(shù)和制造商信息。這對(duì)于想要深入了解該演示板電路設(shè)計(jì)和進(jìn)行相關(guān)開發(fā)的工程師來說非常有幫助。

總之，EPC9115演示板為我們提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，讓我們能夠深入了解eGaN FET在電源轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用和性能。大家在實(shí)際項(xiàng)目中是否會(huì)考慮使用類似的演示板來進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證和產(chǎn)品開發(fā)呢？希望這篇文章能為大家在電源轉(zhuǎn)換技術(shù)方面的研究和應(yīng)用提供一些參考。