EVAL_7116G_100V_SSO8評估板：助力功率電子系統設計

在功率電子系統的設計和開發過程中，評估板是工程師們驗證和測試關鍵組件性能的重要工具。今天，我們就來詳細探討一下Infineon Technologies推出的EVAL_7116G_100V_SSO8通用半橋評估板。

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評估板概述

EVAL_7116G_100V_SSO8評估板旨在展示OptiMOS? 6 ISC022N10NM6 MOSFET與TDI EiceDRIVER? 1EDN7116G柵極驅動器在半橋配置中的性能。它提供了優化的波形測量點和其他特性，方便在實驗室環境中使用。該評估板適用于對評估OptiMOS? 6 MOSFET和TDI EiceDRIVER? 1EDN7116G柵極驅動器性能感興趣的功率電子工程師、技術人員和開發人員。

重要注意事項

在使用評估板之前，我們需要明確一些重要信息。評估板僅用于評估和測試目的，并非商業化產品，不適合用于可靠性測試或生產。它可能不符合CE或類似標準，客戶需要確保其使用方式符合所在國家的相關要求和標準。此外，評估板的設計僅在典型負載條件下進行了功能測試，在安全要求、整個工作溫度范圍或壽命方面并未經過全面驗證。

安全預防措施

使用評估板時，安全至關重要。以下是一些關鍵的安全注意事項：

• 斷電操作：在斷開或重新連接電線、進行維護工作之前，務必先移除或斷開驅動器的電源，并等待五分鐘讓總線電容器放電至零，否則可能導致人身傷害或死亡。
• 熱管理：評估板的散熱器和設備表面在測試過程中可能會變熱，處理時需采取必要的預防措施，以免受傷。
• 專業人員操作：只有熟悉驅動器、功率電子和相關機械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：評估板包含對靜電放電（ESD）敏感的部件和組件，安裝、測試、維護或修理時需要采取靜電控制措施，否則可能導致組件損壞。
• 包裝材料處理：評估板發貨時帶有包裝材料，安裝前需移除所有不必要的包裝材料，否則可能導致過熱或異常運行。

評估板特性

外觀與功能模塊

評估板的主要部分由半橋拓撲中的高端和低端FET組成，由兩個TDI EiceDRIVER? 1EDN7116G柵極驅動器驅動。它可以通過兩個PWM輸入信號直接控制，也可以利用板載死區時間生成電路在只有一個PWM信號可用時生成第二個PWM信號。板上沒有組裝功率電感器，但提供了兩個大焊盤，可焊接任何類型的功率電感器。此外，板上還組裝了輸入和輸出電容器，為大多數工作條件提供足夠的電容。

主要特性亮點

• 優化布局：確保了良好的電氣性能和信號完整性。
• 多種PWM輸入選項：包括雙5V邏輯輸入、雙3.3V邏輯輸入（需重新調整）、雙5V高阻抗終止邏輯輸入和單高端5V邏輯輸入搭配板載死區時間生成器等多種選擇，滿足不同的應用需求。
• 板載死區時間生成：可以通過R5和R6微調電阻確定死區時間，最大可達約100ns/邊，但建議從10ns/邊左右開始設置。
• 板載溫度傳感：方便監測評估板的溫度變化。
• 多種散熱器組裝選項：可以安裝在PCB底部進行底部冷卻，也可以安裝在晶體管頂部進行雙面冷卻。
• 優化的測量點：便于進行各種電氣參數的測量。

技術參數

系統功能描述

PWM輸入選項

評估板提供了多種PWM輸入選項，以滿足不同的控制需求：

• 雙5V邏輯輸入（50Ω端接SMA）：使用雙通道臺式函數/波形發生器提供高端和低端PWM信號時，最方便的方式是通過PWM HS和PWM LS SMA連接器連接。
• 單高端5V邏輯輸入（板載死區時間生成器）：從波形發生器連接一個5V邏輯和50Ω端接的單高端PWM信號，第二個PWM信號可以通過板載死區時間生成電路生成。
• 雙5V高阻抗終止邏輯輸入：可以直接在J1接頭處提供雙PWM信號，但需要配置信號源以驅動高阻抗負載。

散熱器安裝選項

評估板配備的散熱器帶有預安裝的t - Global TG - A1780熱界面材料（TIM）墊，也可以使用其他推薦的TIM墊，如TG - A1660、TG - A1450或TG - A1250。散熱器可以安裝在PCB底部或晶體管頂部，安裝時需先移除塑料保護膠帶，然后將散熱器放置在所需位置，并同時均勻壓縮兩個彈簧銷。

電感器安裝

評估板沒有預裝功率電感器，但提供了兩個大焊盤，可靈活選擇焊接不同類型的功率電感器，例如Coilcraft的SER2918H和Vishay的IHLP8787。

TDI EiceDRIVER? 1EDN7116G柵極驅動器

TDI EiceDRIVER? 1EDN7116G是一款單通道高端和低端柵極驅動器IC，兼容GaN SG HEMT和硅MOSFET。它具有真正的差分輸入（TDI）、四種驅動強度選項、有源米勒鉗位、自舉電壓鉗位和可調電荷泵等關鍵特性，可提供負關斷狀態電壓。在評估板中，電荷泵設置為提供 -1V的VOFF電壓，通過安裝3.3KΩ的調整電阻實現。

OptiMOS? 6 100V ISC022N10NM6 MOSFET

ISC022N10NM6 OptiMOS? 6 100V MOSFET采用了英飛凌專有的新型針狀溝槽技術，實現了更高的功率密度、效率和堅固性。與上一代OptiMOS? 5 MOSFET相比，在導通電阻（RDS(on)）方面提高了約20%，品質因數（FOM - RDS(on) x Qg和Qgd）提高了30%。

RC緩沖電路

評估板上提供了可選的RC緩沖電路，用于抑制開關過渡期間由于寄生電感和電容產生的振蕩和電壓尖峰。緩沖電路由串聯和并聯在FET上的電阻和電容組成，但使用緩沖電路會導致系統效率略有下降，需要在性能和效率之間進行權衡。

操作模式

評估板支持多種操作模式，包括降壓轉換器測試設置、升壓轉換器測試設置和雙脈沖測試設置：

• 降壓轉換器測試設置：適用于性能表征和波形測量，特別是在測量低端開關軟開關時的柵極和漏極電壓波形。
• 升壓轉換器測試設置：通過反向連接VIN和Vout，并在Vout端提供電壓源，在VIN端連接直流負載，可以將評估板配置為升壓轉換器。該模式適用于測量低端開關硬開關時的柵極和漏極電壓波形。
• 雙脈沖測試設置：包括降壓模式和升壓模式雙脈沖測試。降壓模式雙脈沖測試可捕獲軟開關電壓波形，升壓模式雙脈沖測試可捕獲硬開關電壓波形。在測試過程中，需要使用高電感值的電感器，并通過跳線設置確保安全。

測量選項

評估板提供了多種測量選項，方便進行各種電氣參數的測量：

• 直流電壓測量：通過方便的螺絲端子插頭，可以測量輸入和輸出電壓，支持25倍衰減或不衰減，適用于數字萬用表、數據記錄器或外部控制器。
• 低端單端電壓測量：可以使用任何具有合適帶寬和連接性的無源探頭測量OptiMOS? 6 MOSFET的低端電壓波形。推薦使用帶寬至少為1GHz的探頭，如Tektronix的TPP1000和PMK的MMCX - A1025探頭。
• 高端差分電壓測量：由于高端電壓波形測量涉及極高的dV/dt和dI/dt，建議使用高帶寬的光學隔離探頭系統，如Tektronix的isoVu系統或PMK的FireFly系列。
• 溫度測量：評估板配備了板載PCB溫度傳感器，但建議使用接觸式熱電偶或紅外熱成像相機來測量OptiMOS? 6 MOSFET和功率電感器的溫度。使用熱成像相機時，建議在目標表面涂上啞光漆以確保發射率一致。

重新調整選項

評估板還提供了一些重新調整選項，以滿足不同的應用需求：

• TDI電阻調整（3.3V PWM輸入）：為了使用3.3V邏輯輸入，需要將輸入電阻從75kΩ降低到47kΩ。可以通過焊接0Ω電阻或焊接橋接四個以byp結尾的位置來繞過28kΩ電阻。
• PWM輸入交叉連接（重疊保護）：默認情況下，輸入PWM信號可以重疊以實現短死區時間。通過交叉連接柵極驅動器之間的IN +和IN -信號，可以啟用重疊保護。

系統設計

原理圖和布局

評估板的原理圖和布局經過精心設計，以確保良好的電氣性能和信號完整性。原理圖展示了各個組件之間的連接關系，布局則考慮了散熱、電磁兼容性等因素。

物料清單

文檔中提供了詳細的物料清單，包括各個組件的參考設計號、描述、制造商、制造商零件號和是否安裝等信息，方便工程師進行采購和替換。

連接器細節

評估板上的連接器具有不同的功能，如柵極驅動器電源、輸入和輸出電壓測量、溫度測量、PWM輸入等。了解連接器的細節有助于正確連接外部設備和進行測量。

系統性能

測試點

評估板提供了多個測試點，包括低端漏源電壓（VDS_LS）、高端漏源電壓（VDS_HS）、低端柵源電壓（VGS_LS）和高端柵源電壓（VGS_HS），方便進行實驗室測量和表征。

測試結果

通過在不同測試設置模式和條件下進行測試，得到了一些有用的測試結果：

• 開關波形：在降壓和升壓模式下，觀察到了開關節點的振鈴和過沖現象。使用不同的功率電感器和工作頻率會對開關波形產生影響。
• 效率測量：比較了使用不同電感值的電感器時評估板的效率。在較低開關頻率下，較大的電感器由于較低的電感紋波和開關損耗，可實現相對較高的效率。但在較高開關頻率下，兩種電感器的電流紋波和損耗幾乎相似。
• 熱成像：熱成像結果顯示，在400kHz開關頻率下，由于開關頻率增加導致的開關損耗增加，HS MOSFET的溫度較高。在200kHz時，較小的電感器由于較高的損耗導致溫度較高。
• RC緩沖電路測量：使用RC緩沖電路可以有效抑制開關過渡期間的振鈴和電壓尖峰，但會導致系統效率略有下降。需要根據具體應用需求權衡是否使用緩沖電路以及選擇合適的緩沖電路參數。

總結

EVAL_7116G_100V_SSO8評估板為工程師們提供了一個全面的平臺，用于評估OptiMOS? 6 MOSFET和TDI EiceDRIVER? 1EDN7116G柵極驅動器在半橋配置中的性能。它具有多種特性和功能，支持多種操作模式和測量選項，方便工程師進行各種測試和驗證。在使用評估板時，需要注意安全預防措施和重要注意事項，根據具體應用需求進行合理的配置和調整。希望這篇文章能對大家在功率電子系統設計和開發過程中有所幫助。你在使用類似評估板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。