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。今天要給大家介紹的EPC9115演示板，就是一款在電源轉(zhuǎn)換方面具有獨特優(yōu)勢的產(chǎn)品，它為我們展示了增強型氮化鎵（eGaN）場效應(yīng)晶體管（FET）在傳統(tǒng)拓撲中的卓越性能。

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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）增強型氮化鎵場效應(yīng)晶體管，以及德州儀器的LM5113半橋驅(qū)動器和UCC27611低側(cè)驅(qū)動器。整個轉(zhuǎn)換器采用傳統(tǒng)的硬開關(guān)300 kHz隔離式降壓轉(zhuǎn)換器拓撲，旨在展示eGaN FET和eGaN驅(qū)動器在傳統(tǒng)拓撲中所能實現(xiàn)的卓越性能。

雖然完整的轉(zhuǎn)換器適合標準的1/8磚封裝，但演示板尺寸更大，方便進行臺面評估連接，并且設(shè)有各種測試點，便于進行簡單的波形測量和效率計算。

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載條件下都能保持較高的效率，這對于電源轉(zhuǎn)換來說是非常重要的性能指標。大家在實際應(yīng)用中，是否也會特別關(guān)注這些效率參數(shù)呢？

三、快速啟動步驟

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

在進行這些操作時，要注意使用短接地夾或?qū)Ｓ锰筋^適配器來準確測量高頻內(nèi)容的開關(guān)節(jié)點和柵極電壓波形，避免使用示波器探頭上的長接地引線。同時，要注意EPC9115演示板的初級和次級側(cè)接地是不相連的，在測量多個信號時，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。大家在實際操作中有沒有遇到過因為接地問題導(dǎo)致的測量不準確呢？

四、電路性能

EPC9115演示電路的設(shè)計展示了使用eGaN FET所能實現(xiàn)的尺寸和性能優(yōu)勢。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)換器達到熱穩(wěn)態(tài)后采集的。

五、使用注意事項

1. 功能局限性

EPC9115是一個演示平臺，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)和過流保護功能，但通常1/8磚轉(zhuǎn)換器的完整功能集并未實現(xiàn)，特別是沒有過壓、過溫和快速短路保護。因此，該電路主要用于功率級和效率評估。

2. 源和負載要求

建議使用具有低交流和直流阻抗的源來驅(qū)動轉(zhuǎn)換器，必要時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。圖6展示了穩(wěn)態(tài)滿載運行時的熱圖像。該板適用于在標稱室溫環(huán)境下進行臺面評估，并需要強制風(fēng)冷。在有限功率運行時，也可以在沒有強制風(fēng)冷的情況下運行，但建議EPC9115上的最高溫度不超過125 °C。

4. 電氣保護

過流保護在室溫下的標稱值設(shè)置為50 A。電流感測采用電感DCR感測方式，因此會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)點會降低。此外，EPC9115演示板沒有板載輸入過壓保護，建議在啟動轉(zhuǎn)換器時確保輸出電壓為1V或更低。

六、物料清單

文檔中詳細列出了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、數(shù)量、參數(shù)和制造商信息。這對于想要深入了解該演示板電路設(shè)計和進行相關(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很好的平臺，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。大家在實際項目中是否會考慮使用類似的演示板來進行技術(shù)驗證和產(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。