EVAL_7116G_100V_SSO8评估板：助力功率电子系统设计

在功率电子系统的设计和开发过程中，评估板是工程师们验证和测试关键组件性能的重要工具。今天，我们就来详细探讨一下Infineon Technologies推出的EVAL_7116G_100V_SSO8通用半桥评估板。

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评估板概述

EVAL_7116G_100V_SSO8评估板旨在展示OptiMOS™ 6 ISC022N10NM6 MOSFET与TDI EiceDRIVER™ 1EDN7116G栅极驱动器在半桥配置中的性能。它提供了优化的波形测量点和其他特性，方便在实验室环境中使用。该评估板适用于对评估OptiMOS™ 6 MOSFET和TDI EiceDRIVER™ 1EDN7116G栅极驱动器性能感兴趣的功率电子工程师、技术人员和开发人员。

重要注意事项

在使用评估板之前，我们需要明确一些重要信息。评估板仅用于评估和测试目的，并非商业化产品，不适合用于可靠性测试或生产。它可能不符合CE或类似标准，客户需要确保其使用方式符合所在国家的相关要求和标准。此外，评估板的设计仅在典型负载条件下进行了功能测试，在安全要求、整个工作温度范围或寿命方面并未经过全面验证。

安全预防措施

使用评估板时，安全至关重要。以下是一些关键的安全注意事项：

• 断电操作：在断开或重新连接电线、进行维护工作之前，务必先移除或断开驱动器的电源，并等待五分钟让总线电容器放电至零，否则可能导致人身伤害或死亡。
• 热管理：评估板的散热器和设备表面在测试过程中可能会变热，处理时需采取必要的预防措施，以免受伤。
• 专业人员操作：只有熟悉驱动器、功率电子和相关机械的人员才能对系统进行规划、安装、调试和维护，否则可能导致人身伤害和/或设备损坏。
• 静电防护：评估板包含对静电放电（ESD）敏感的部件和组件，安装、测试、维护或修理时需要采取静电控制措施，否则可能导致组件损坏。
• 包装材料处理：评估板发货时带有包装材料，安装前需移除所有不必要的包装材料，否则可能导致过热或异常运行。

评估板特性

外观与功能模块

评估板的主要部分由半桥拓扑中的高端和低端FET组成，由两个TDI EiceDRIVER™ 1EDN7116G栅极驱动器驱动。它可以通过两个PWM输入信号直接控制，也可以利用板载死区时间生成电路在只有一个PWM信号可用时生成第二个PWM信号。板上没有组装功率电感器，但提供了两个大焊盘，可焊接任何类型的功率电感器。此外，板上还组装了输入和输出电容器，为大多数工作条件提供足够的电容。

主要特性亮点

• 优化布局：确保了良好的电气性能和信号完整性。
• 多种PWM输入选项：包括双5V逻辑输入、双3.3V逻辑输入（需重新调整）、双5V高阻抗终止逻辑输入和单高端5V逻辑输入搭配板载死区时间生成器等多种选择，满足不同的应用需求。
• 板载死区时间生成：可以通过R5和R6微调电阻确定死区时间，最大可达约100ns/边，但建议从10ns/边左右开始设置。
• 板载温度传感：方便监测评估板的温度变化。
• 多种散热器组装选项：可以安装在PCB底部进行底部冷却，也可以安装在晶体管顶部进行双面冷却。
• 优化的测量点：便于进行各种电气参数的测量。

技术参数

评估板的一些关键技术参数如下：	参数	最小值	典型值	最大值	单位	备注
Voo电源电流		60		mA	电荷泵设置为 -1V，600kHz时
VIn到GND			100	V	受电容器电压额定值限制
Vou到GND			100	V	受电容器电压额定值限制
板载死区时间调整范围	10		100	ns	取决于微调电阻的精度

系统功能描述

PWM输入选项

评估板提供了多种PWM输入选项，以满足不同的控制需求：

• 双5V逻辑输入（50Ω端接SMA）：使用双通道台式函数/波形发生器提供高端和低端PWM信号时，最方便的方式是通过PWM HS和PWM LS SMA连接器连接。
• 单高端5V逻辑输入（板载死区时间生成器）：从波形发生器连接一个5V逻辑和50Ω端接的单高端PWM信号，第二个PWM信号可以通过板载死区时间生成电路生成。
• 双5V高阻抗终止逻辑输入：可以直接在J1接头处提供双PWM信号，但需要配置信号源以驱动高阻抗负载。

散热器安装选项

评估板配备的散热器带有预安装的t - Global TG - A1780热界面材料（TIM）垫，也可以使用其他推荐的TIM垫，如TG - A1660、TG - A1450或TG - A1250。散热器可以安装在PCB底部或晶体管顶部，安装时需先移除塑料保护胶带，然后将散热器放置在所需位置，并同时均匀压缩两个弹簧销。

电感器安装

评估板没有预装功率电感器，但提供了两个大焊盘，可灵活选择焊接不同类型的功率电感器，例如Coilcraft的SER2918H和Vishay的IHLP8787。

TDI EiceDRIVER™ 1EDN7116G栅极驱动器

TDI EiceDRIVER™ 1EDN7116G是一款单通道高端和低端栅极驱动器IC，兼容GaN SG HEMT和硅MOSFET。它具有真正的差分输入（TDI）、四种驱动强度选项、有源米勒钳位、自举电压钳位和可调电荷泵等关键特性，可提供负关断状态电压。在评估板中，电荷泵设置为提供 -1V的VOFF电压，通过安装3.3KΩ的调整电阻实现。

OptiMOS™ 6 100V ISC022N10NM6 MOSFET

ISC022N10NM6 OptiMOS™ 6 100V MOSFET采用了英飞凌专有的新型针状沟槽技术，实现了更高的功率密度、效率和坚固性。与上一代OptiMOS™ 5 MOSFET相比，在导通电阻（RDS(on)）方面提高了约20%，品质因数（FOM - RDS(on) x Qg和Qgd）提高了30%。

RC缓冲电路

评估板上提供了可选的RC缓冲电路，用于抑制开关过渡期间由于寄生电感和电容产生的振荡和电压尖峰。缓冲电路由串联和并联在FET上的电阻和电容组成，但使用缓冲电路会导致系统效率略有下降，需要在性能和效率之间进行权衡。

操作模式

评估板支持多种操作模式，包括降压转换器测试设置、升压转换器测试设置和双脉冲测试设置：

• 降压转换器测试设置：适用于性能表征和波形测量，特别是在测量低端开关软开关时的栅极和漏极电压波形。
• 升压转换器测试设置：通过反向连接VIN和Vout，并在Vout端提供电压源，在VIN端连接直流负载，可以将评估板配置为升压转换器。该模式适用于测量低端开关硬开关时的栅极和漏极电压波形。
• 双脉冲测试设置：包括降压模式和升压模式双脉冲测试。降压模式双脉冲测试可捕获软开关电压波形，升压模式双脉冲测试可捕获硬开关电压波形。在测试过程中，需要使用高电感值的电感器，并通过跳线设置确保安全。

测量选项

评估板提供了多种测量选项，方便进行各种电气参数的测量：

• 直流电压测量：通过方便的螺丝端子插头，可以测量输入和输出电压，支持25倍衰减或不衰减，适用于数字万用表、数据记录器或外部控制器。
• 低端单端电压测量：可以使用任何具有合适带宽和连接性的无源探头测量OptiMOS™ 6 MOSFET的低端电压波形。推荐使用带宽至少为1GHz的探头，如Tektronix的TPP1000和PMK的MMCX - A1025探头。
• 高端差分电压测量：由于高端电压波形测量涉及极高的dV/dt和dI/dt，建议使用高带宽的光学隔离探头系统，如Tektronix的isoVu系统或PMK的FireFly系列。
• 温度测量：评估板配备了板载PCB温度传感器，但建议使用接触式热电偶或红外热成像相机来测量OptiMOS™ 6 MOSFET和功率电感器的温度。使用热成像相机时，建议在目标表面涂上哑光漆以确保发射率一致。

重新调整选项

评估板还提供了一些重新调整选项，以满足不同的应用需求：

• TDI电阻调整（3.3V PWM输入）：为了使用3.3V逻辑输入，需要将输入电阻从75kΩ降低到47kΩ。可以通过焊接0Ω电阻或焊接桥接四个以byp结尾的位置来绕过28kΩ电阻。
• PWM输入交叉连接（重叠保护）：默认情况下，输入PWM信号可以重叠以实现短死区时间。通过交叉连接栅极驱动器之间的IN +和IN -信号，可以启用重叠保护。

系统设计

原理图和布局

评估板的原理图和布局经过精心设计，以确保良好的电气性能和信号完整性。原理图展示了各个组件之间的连接关系，布局则考虑了散热、电磁兼容性等因素。

物料清单

文档中提供了详细的物料清单，包括各个组件的参考设计号、描述、制造商、制造商零件号和是否安装等信息，方便工程师进行采购和替换。

连接器细节

评估板上的连接器具有不同的功能，如栅极驱动器电源、输入和输出电压测量、温度测量、PWM输入等。了解连接器的细节有助于正确连接外部设备和进行测量。

系统性能

测试点

评估板提供了多个测试点，包括低端漏源电压（VDS_LS）、高端漏源电压（VDS_HS）、低端栅源电压（VGS_LS）和高端栅源电压（VGS_HS），方便进行实验室测量和表征。

测试结果

通过在不同测试设置模式和条件下进行测试，得到了一些有用的测试结果：

• 开关波形：在降压和升压模式下，观察到了开关节点的振铃和过冲现象。使用不同的功率电感器和工作频率会对开关波形产生影响。
• 效率测量：比较了使用不同电感值的电感器时评估板的效率。在较低开关频率下，较大的电感器由于较低的电感纹波和开关损耗，可实现相对较高的效率。但在较高开关频率下，两种电感器的电流纹波和损耗几乎相似。
• 热成像：热成像结果显示，在400kHz开关频率下，由于开关频率增加导致的开关损耗增加，HS MOSFET的温度较高。在200kHz时，较小的电感器由于较高的损耗导致温度较高。
• RC缓冲电路测量：使用RC缓冲电路可以有效抑制开关过渡期间的振铃和电压尖峰，但会导致系统效率略有下降。需要根据具体应用需求权衡是否使用缓冲电路以及选择合适的缓冲电路参数。

总结

EVAL_7116G_100V_SSO8评估板为工程师们提供了一个全面的平台，用于评估OptiMOS™ 6 MOSFET和TDI EiceDRIVER™ 1EDN7116G栅极驱动器在半桥配置中的性能。它具有多种特性和功能，支持多种操作模式和测量选项，方便工程师进行各种测试和验证。在使用评估板时，需要注意安全预防措施和重要注意事项，根据具体应用需求进行合理的配置和调整。希望这篇文章能对大家在功率电子系统设计和开发过程中有所帮助。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。