Q-DPAK Full Bridge V2.1評估板：解鎖碳化硅MOSFET性能新可能

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

文件下載：Infineon Technologies Q-DPAK全橋V2.1評估板.pdf

評估板概述

Q-DPAK Full Bridge V2.1評估板（ISPN: EVAL_QDPAK_FB_V2_1）是一個專門用于評估英飛凌CoolSiC? 750 V G2碳化硅MOSFET在Q-DPAK封裝中開關性能的平臺。它采用全橋拓撲結構，集成了四個750 V的CoolSiC?開關、相應的英飛凌柵極驅動器、小型DC-DC轉換器以及支持直流母線和終止功率環路的無源元件。

設計特點

高速開關優化布局：評估板的設計旨在實現盡可能高的靈活性，展示了Q-DPAK封裝中高速開關器件的最佳應用。其功率環路的布局和設計針對高速開關性能進行了優化，能夠實現最快的開關速度。
多種操作模式：支持單脈沖和連續PWM操作，適用于不同的測試場景。
安全間距設計：頂層和底層高壓電位之間的間隙為2.6 mm，內層間隙為0.6 mm，確保了高壓環境下的安全性。
優化的柵極環路設計：為高速驅動提供了良好的性能保障。
探測端口：提供了用于測量半橋漏源電壓（$V{ds}$）和柵極至開爾文源電壓（$V{gsk}$）的探測端口，方便工程師進行測試和分析。

適用場景提醒

需要注意的是，這是一款面向應用的評估板，雖然布局針對快速開關進行了優化，但它并不是一個開關損耗評估平臺，因為其換向環路中沒有電流傳感器。如果需要進行開關損耗評估，請參考英飛凌在其官方網站上提供的相關評估板。此外，該評估板沒有裝配散熱器，因此更適合單脈沖測試，而不是連續開關操作。如果需要進行連續高功率操作，可以額外安裝散熱器。同時，該評估板并不符合商業應用所需的所有安全、EMI和質量標準（如UL和CE）。

訂購與支持信息

訂購信息

如果您想訂購這款評估板，可以在英飛凌官方網站上使用以下信息進行訂購：

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

技術支持

如果您在使用過程中需要額外的支持和幫助，可以訪問英飛凌開發者社區或使用其MyCases支持系統與英飛凌專家取得聯系。

評估板使用注意事項

重要聲明

評估板和參考板僅用于演示和評估目的，并非商業化產品。它們的設計雖然考慮了環境條件，但僅在本文件所述的條件下進行了測試，在安全要求、整個工作溫度范圍或使用壽命內的制造和操作方面并未經過全面驗證。因此，這些評估板和參考板不應用于可靠性測試或生產，用戶需要確保其使用方式符合所在國家的相關要求和標準。

安全預防措施

在使用評估板時，務必注意以下安全事項：

高壓操作：在使用示波器觀察波形時，必須使用高壓探頭，否則可能導致人身傷害或死亡。
電容放電：評估板包含直流母線電容器，在移除主電源后需要一定時間才能放電。在對系統進行操作之前，請等待至少五分鐘，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行維護工作之前，請先移除或斷開電源，并等待至少五分鐘讓母線電容器放電。
熱管理：評估板或參考板的散熱器和器件表面在測試過程中可能會變熱，因此在處理時需要采取必要的預防措施。
專業人員操作：只有熟悉電力電子和相關機械設備的人員才能對系統進行規劃、安裝、調試和維護，否則可能導致人身傷害和/或設備損壞。
靜電防護：評估板或參考板包含對靜電放電（ESD）敏感的端口和組件，在安裝、測試、操作或維修時需要采取靜電控制措施。
包裝材料移除：評估板在運輸時配備了包裝材料，在安裝前需要將其移除，否則可能導致過熱或異常運行情況。

評估板詳細參數與功能

供貨范圍

評估板提供了一個經過全面測試的PCB，用于評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?雙通道隔離柵極驅動器IC，采用150 mil DSO封裝
BAT165：英飛凌中功率AF肖特基二極管

評估板經過了有限能量的電氣測試（如雙脈沖測試），用戶可以自行安裝散熱器進行熱管理，但評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散熱器或其他供應商的類似散熱器兼容。

技術參數

為了確保評估板的安全和正確運行，請在以下參數范圍內操作：	參數	符號	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，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，HB “B”上允許的最大電感電流	90	A
標稱LV輸入電壓	$V_{eCLV}$	具有至少500 mA電流能力的穩壓直流電源	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，高阻抗驅動信號	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，高阻抗驅動信號	0	V
絕對最大漏源電壓	$V_{DS.MAX}$	該評估板上測量的漏極和源極之間允許的絕對最大瞬態電壓，對于使用750V SiC G2的最終應用，請參考產品數據表	650	V

系統操作與測試

準備工作

在開始使用評估板之前，需要進行以下準備工作：

打開評估板包裝，檢查是否有明顯損壞。
準備一個實驗室工作臺，配備以下設備：
- 低壓直流電源
- PWM發生器
- 高壓直流電源
- 功率電感器

雙脈沖開關操作

雙脈沖模式是評估英飛凌G2碳化硅MOSFET開通和關斷電壓瞬態的基本測試方法。其操作步驟如下：

打開一個MOSFET，使外部電感器以預期電流磁化。
關閉該MOSFET，電流由第二個MOSFET的體二極管接管。
隨后的短脈沖再次打開該MOSFET，然后再次關閉。
電感器中存儲的總能量通過體二極管耗散。

通過這種方式，可以研究MOSFET的開通和關斷行為。在進行雙脈沖測試時，需要注意以下幾點：

布線設置：正確連接低壓直流電源、PWM輸入信號、負載電感器和高壓電源，并使用正確的探頭連接方式進行電壓測量。
測量注意事項：在測量$V_{gsk}$電壓時，探頭的接地連接應參考MOSFET “LSA”的開爾文源引腳，與$V{ds}$探頭的接地不同。如果同時測量$V{gsk}$和$V{ds}$電壓，建議使用差分探頭以避免通過示波器短路信號。為了獲得最佳測量結果，建議一次只使用一個無源探頭，并斷開所有其他探頭以避免短路或共模問題。

特殊操作模式

二極管測試

通過主動驅動高端MOSFET并測量相反低端MOSFET的$V_{ds}$波形，可以將低端MOSFET視為二極管進行測試。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

評估板還可以作為更復雜測試的構建塊，通過為每個MOSFET提供獨立的PWM信號，可以將其作為同步全橋進行驅動，實現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、控制和保護功能不在評估板的范圍內，需要外部實現。

系統設計資源

英飛凌在其官方網站上提供了評估板的完整系統設計資源，包括物料清單、完整原理圖、所有PCB設計資源以及完整的Altium項目。這些資源為工程師進行進一步的開發和定制提供了便利。

總結

Q-DPAK Full Bridge V2.1評估板為工程師提供了一個便捷的平臺，用于評估英飛凌CoolSiC? 750 V G2碳化硅MOSFET的開關性能。其優化的布局和多種操作模式使其適用于不同的測試場景，但在使用過程中需要注意其適用范圍和安全事項。希望本文能幫助大家更好地了解這款評估板，在實際應用中發揮其最大價值。大家在使用過程中有任何問題或經驗，歡迎在評論區分享交流。

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容侵權或者其他違規問題，請聯系本站處理。舉報投訴