基于 EiceDRIVER? 2EDL803x 的半橋降壓轉換器評估板設計與測試

引言

在電源設計領域，一款性能優良的驅動芯片對于提高電路效率和穩定性至關重要。EiceDRIVER? 2EDL803x 系列驅動芯片就是這樣一款備受關注的產品。本文將詳細介紹基于該芯片的半橋降壓轉換器評估板，包括其功能特點、硬件使用方法、測試結果以及不同 FET 的封裝選擇等內容，為電子工程師在實際設計中提供參考。

文件下載：Infineon Technologies EVAL_HB_2EDL803X_G3C評估板.pdf

一、EiceDRIVER? 2EDL803x 芯片概述

EiceDRIVER? 2EDL803x 屬于 EiceDRIVER? 系列，專為半橋配置下驅動高端和低端 MOSFET 而設計。其浮動高端驅動器能夠驅動工作在高達 120 V 自舉電壓的高端 MOSFET。其中，版本 4 具備完整的 4 A 電流能力，版本 3 提供 3 A 電流能力。高端偏置電壓通過集成自舉二極管的自舉技術生成。該驅動器的輸入與 TTL 邏輯兼容，能承受 -10 V 至 20 V 的輸入共模擺幅，且獨立輸入允許分別控制高端和低端域。當高端和低端電源欠壓時，欠壓鎖定（UVLO）功能會強制相應輸出為低電平。它有 SON - 8 引腳（4 mm x 4 mm）、SON - 10 引腳（4 mm x 4 mm）和 SON - 10 引腳（3 mm x 3 mm）三種封裝形式。

二、評估板簡介

2.1 評估板用途

評估板為設計工程師提供了一個測試平臺，用于評估 2EDL8034 柵極驅動器的性能，如傳播延遲、延遲匹配和上升/下降時間特性等，還能評估周圍柵極驅動電路（如外部柵極電阻）對 MOSFET 開關行為的影響。該板配置為開環半橋降壓轉換器，典型輸入電壓為 48 V，典型輸出電壓為 12 V。

2.2 板載英飛凌組件

• EiceDRIVER? 2EDL8034：作為低端和高端 MOSFET 的半橋驅動器。
• OptiMOS? 100 V 4 mΩ (BSC040N10NS5)：采用 SuperSO8 封裝的功率 MOSFET。

  2.3 典型電氣規格

  參數	符號	值	單位
  輸入電壓	Vin	48	V
  輸出電壓	Vout	12	V
  輸出電流	lout	0 - 8	A
  開關頻率	Fsw	200	kHz
  死區時間	DTo, DToff	100	ns
  板尺寸	88.0mm(L)x60.5mm(W)

由于評估板為開環配置，用戶可自由調整輸入電壓（最大 60 V）、輸出電壓、輸出電流、開關頻率和死區時間，但需注意不要超過組件的最大電壓、電流和溫度額定值，必要時提供充足的氣流或強制風冷。

三、硬件使用入門

3.1 評估板外觀

評估板有頂面和底面，不同版本的板子在連接要求上有所不同，如 EVAL_HB_2EDL803x - G30 板需要 EN 連接。

3.2 連接和測試點

3.3 快速啟動指南

1. 輸入 PWM 信號：使用函數發生器通過連接器 X1 輸入所需脈沖寬度、死區時間和頻率的 PWM 信號（LI 和 HI），確保有足夠的死區時間以避免兩個 MOSFET 交叉導通。
2. 提供 $V_{DD}$ 電壓：使用外部輔助電源通過連接器 X4 提供 8 V 至 17 V 的 $V_{DD}$ 電壓。
3. 使能信號（僅 2EDL803x - G3C）：通過連接器 X7 提供 3 V 至 $V_{DD} + 0.3 V$ 的使能信號，其他驅動器無需使能信號。
4. 提供 $V_{in}$ 電壓：使用外部電源通過連接器 X6（$V{in}$）和 X2（GND）提供 48 V（最大 60 V）的 $V{in}$ 電壓。若僅驗證柵極驅動器 IC 特性（如傳播延遲），則無需提供 $V_{in}$ 電壓，此時需將 HS 引腳短接到 GND 以提供自舉電容的充電路徑。
5. 連接 $V_{out}$：通過連接器 X3（$V{out}$）和 X5（GND）將 $V{out}$ 連接到電子負載，并將輸出電流增加到最大 8 A，注意不要超過電感器的飽和極限。
6. 測量信號：使用低壓單端探頭測量柵極驅動器的 $V_{DD}$、LI、HI、LO 和 HS 引腳，使用低壓差分探頭測量 HO - HS 和 HB - HS。探頭環路應盡可能短，以避免感應振鈴，并將探頭放置在驅動器引腳附近以確保準確測量驅動器性能。
7. 關閉電源：先關閉負載，再關閉輸入電壓電源，對于 2EDL80x - G3C 還需關閉使能信號，最后關閉驅動器偏置電源。

四、測試結果

4.1 傳播延遲測試

在 $V{DD}=12 V$、$V{in}=48 V$、$C_{load}=4.1 nF$ 的條件下，測量了低側和高側驅動器的下降和上升傳播延遲：

• LI - LO 下降傳播延遲為 33.6 ns，上升傳播延遲為 34.7 ns。
• HI - HO 下降傳播延遲為 34.3 ns，上升傳播延遲為 33.5 ns。

  4.2 波形測試

  在 $V{in}=48 V$、$V{DD}=12 V$、占空比為 23%、$F{sw}=200 kHz$、負載為 8 A、環境溫度 $T{A}=25^{circ}C$ 的條件下，得到了高端和低端輸出波形以及開關節點波形。

五、不同 FET 的封裝選擇

六、附錄

6.1 原理圖

提供了 EVAL_HB_2EDL803x - G3C、EVAL_HB_2EDL803x - G4B 和 EVAL_HB_2EDL803x - G4C 三種評估板的原理圖。

6.2 布局圖

展示了三種評估板的布局圖。

6.3 物料清單（BOM）

詳細列出了評估板上各元件的設計標識、值、零件描述、封裝、制造商和制造商訂單號等信息。

總結

通過對基于 EiceDRIVER? 2EDL803x 的半橋降壓轉換器評估板的介紹，我們可以看到該評估板為工程師提供了一個全面的測試平臺，能夠方便地評估驅動芯片的性能以及不同 FET 的適配情況。在實際設計中，工程師可以根據具體需求選擇合適的參數和 FET 封裝，同時要注意遵循操作指南，確保組件的安全和正常運行。大家在使用過程中有沒有遇到過類似評估板的問題呢？歡迎在評論區分享交流。