EPC9032开发板快速上手指南

在电子设计领域，开发板是工程师们进行电路设计和验证的重要工具。今天我们要介绍的是EPC9032开发板，它为评估EPC2024增强型氮化镓（eGaN®）场效应晶体管（FET）提供了便捷的解决方案。

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开发板概述

EPC9032开发板的最大器件电压为40 V，最大输出电流为40 A，采用半桥结构并集成了栅极驱动器，其核心是EPC2024 eGaN FET。该开发板的设计目的是简化EPC2024 eGaN FET的评估过程，将所有关键组件集成在一块板上，便于连接到大多数现有的转换器拓扑中。

开发板尺寸为 (2^{n} ×2^{n})，采用德州仪器LMG1205栅极驱动器，以半桥配置包含两个EPC2024 eGaN FET。板上还包含所有关键组件，其布局支持最佳开关性能，并且设有多个探测点，方便进行波形测量和效率计算。

快速启动流程

降压转换器配置

1. 电源连接：在关闭电源的情况下，将输入电源总线连接到 (V_{IN })（J5、J6），将接地/返回端连接到GND。
2. 开关节点连接：根据需要将半桥的开关节点（SW）连接到您的电路（半桥配置）。或者使用提供的焊盘连接电感（(L{1})）和输出电容（(C{out })），并在 (V_{OUT }) 和GND之间连接直流负载。
3. 栅极驱动电源连接：关闭电源，将栅极驱动电源连接到 (V_{DD})（J1，引脚1），将接地返回端连接到GND（J1，引脚2，在板的底部标注）。
4. PWM控制信号连接：关闭电源，将输入PWM控制信号连接到PWM1（J2，引脚1），将接地返回端连接到板底部标注的任何GND J2引脚。
5. 开启栅极驱动电源：确保电源电压在7.5 V至12 V之间。
6. 开启控制器/PWM输入源。
7. 开启电源：确保初始输入电源电压为0 V，然后开启电源并缓慢将电压增加到所需值（不要超过绝对最大电压）。探测开关节点以观察开关操作。
8. 参数调整：一旦开始工作，在工作范围内调整PWM控制、总线电压和负载，并观察输出开关行为、效率和其他参数。
9. 关机：按相反步骤进行操作。

升压转换器配置

注意：切勿在无负载的情况下操作升压转换器模式，因为输出电压可能会超过最大额定值。

1. 电感和电容安装：电感（(L_{1})）和输入电容（标记为 (Cout) ）可以焊接到板上（如图3所示），也可以外接。还可以使用EPC2024 FET右侧的额外焊盘安装反并联二极管。
2. 电源连接：关闭电源，将输入电源总线连接到 (V{OUT })（J9，引脚1），将接地/返回端连接到GND（J9，引脚2）；如果电感 (L{1}) 和 (Cout) 是外接的，则在电容两端外部连接。根据需要将输出电压（标记为 (V_{IN }) ，J5、J6）连接到您的电路，例如电阻负载。
3. 栅极驱动电源连接：关闭电源，将栅极驱动电源连接到 (VDD)（J1，引脚1），将接地返回端连接到GND（J1，引脚2，在板的底部标注）。
4. PWM控制信号连接：关闭电源，将输入PWM控制信号连接到PWM1（J2，引脚1），将接地返回端连接到板底部标注的任何GND J2引脚。注意，底部FET栅极驱动信号相对于PWM1是反相的。也可以通过移除R2和R17并安装0 Ω跳线用于R14和R16来使用单独的输入PWM信号。
5. 开启栅极驱动电源：确保电源电压在7.5 V至12 V之间。
6. 开启控制器/PWM输入源。
7. 开启电源：确保输出不是开路，并且初始输入电源电压为0 V，然后开启电源并缓慢将电压增加到所需值（不要超过绝对最大电压）。探测开关节点以观察开关操作。
8. 参数调整：一旦开始工作，在工作范围内调整PWM控制、总线电压和负载，并观察输出开关行为、效率和其他参数。观察器件温度以确定操作限制。
9. 关机：按相反步骤进行操作。

性能参数

符号	参数	条件	最小值	最大值	单位
(V_{DD})	栅极驱动输入电源范围		7	12	V
(V_{IN})	总线输入电压范围 (1)			32 (1)	V
(I_{OUT})	开关节点输出电流 (2)			40 (2)	A
(V_{PWM})	PWM逻辑输入电压阈值	输入‘高’ 输入‘低’	3.5 0	6 1.5	V
(V_{SW})	开关节点电压			32 (1)	V
最小‘高’状态输入脉冲宽度	(V_{PWM}) 上升和下降时间 < 10ns	50		ns
最小‘低’状态输入脉冲宽度 (3)	(V_{PWM}) 上升和下降时间 < 10ns	100 (3)		ns

注：(1) 最大输入电压取决于电感负载，EPC2024的最大开关节点振铃必须保持在40 V以下。(2) 最大电流取决于管芯温度 - 实际最大电流将受开关频率、总线电压和热冷却的影响。(3) 受‘刷新’高端自举电源电压所需时间的限制。

热考虑

EPC9032开发板展示了EPC2024 eGaN FET。该开发板旨在在低环境温度和对流冷却条件下进行台式评估。添加散热片和强制风冷可以显著提高这些器件的电流额定值，但必须注意不要超过绝对最大管芯温度150°C。

需要注意的是，EPC9032开发板板上没有任何电流或热保护。如需了解EPC eGaN FET的热性能相关信息，请参考：D. Reusch和J. Glaser的《DC-DC Converter Handbook》，这是《GaN Transistors for Efficient Power Conversion》第一版的补充，由Power Conversion Publications于2015年出版。

测量考虑

在测量高频内容的开关节点时，必须注意提供准确的高速测量。开发板包含一个可选的双引脚接头（J10）用于开关节点测量，还提供了MMCX连接器焊盘（图5中的J15）来测量开关节点。

低侧栅极电压（(V{GS 2})）可以在双引脚接头（J22）或MMCX（J12）处测量。需要安装R7（0 Ω电阻）。高侧栅极电压（(V{GS})）只能使用MMCX连接器（J11）测量。需要安装R6（0 Ω电阻）。建议使用差分探头测量高侧栅极。泰克的IsoVu探头配有匹配的MMCX连接器。

对于使用MMCX连接器测量低侧栅极或开关节点的调节器无源电压探头（如TPP1000），可以使用探头适配器，产品编号为206 - 0663 - xx。

如需了解测量技术相关信息，EPC网站提供了“AN023 Accurately Measuring High Speed GaN Transistors”以及“How to GaN”教育视频系列，包括“HTG09 - Measurement”。

物料清单

开发板的物料清单包含了各种电容、二极管、晶体管、电阻、集成电路和连接器等组件，具体信息可参考文档中的表格。此外，还有一些可选组件，如电容、二极管、电感、电位器等，可根据需要进行选择。

注意事项

EPC9032开发板仅用于产品评估目的，不用于商业用途，也未获得FCC批准进行转售。在评估板上更换组件时，只能使用快速启动指南中零件列表（或物料清单）中显示的零件。如有任何问题，请联系授权的EPC代表。

该开发板旨在由经过认证的专业人员在实验室环境中按照适当的安全程序使用，使用风险自负。作为评估工具，该开发板未设计为符合欧盟电磁兼容性指令或任何其他此类指令或法规。由于板的构建有时受产品供应情况的影响，板可能包含不符合RoHS标准的组件或组装材料。高效功率转换公司（EPC）不保证所购买的板100%符合RoHS标准。

评估板（或套件）仅用于演示目的，评估板和本快速启动指南均不构成销售合同，也不就相关应用或产品提供任何形式的保证，无论是明示还是暗示的。

EPC保留随时在不通知的情况下对本文所述的任何产品进行更改的权利，以提高可靠性、功能或设计。EPC不承担因本文所述的任何产品或电路的应用或使用而产生的任何责任，也不授予其专利权利或其他知识产权，或他人的权利。

以上就是EPC9032开发板的快速上手指南，希望对电子工程师们在使用该开发板进行设计和评估时有所帮助。你在使用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。