EPC9099开发板快速上手：开启高效功率转换评估之旅

在功率转换技术日新月异的今天，高效、可靠的评估工具对于工程师来说至关重要。EPC9099开发板便是这样一款能帮助工程师快速评估功率转换性能的利器。下面，我们就一起来深入了解这款开发板。

文件下载：EPC9099.pdf

开发板概述

EPC9099是一款半桥开发板，板载栅极驱动器，采用了额定电压为200V的EPC2215氮化镓（GaN）场效应晶体管（FET）。其设计目的是简化评估过程，将所有关键组件集成在一块电路板上，方便连接到大多数现有的转换器拓扑中。

开发板尺寸为2英寸×2英寸，采用半桥配置，包含两个EPC2215 GaN FET，并配备德州仪器的LMG1210栅极驱动器。板上包含所有关键组件，其布局支持最佳开关性能，还设有各种探测点，便于进行简单的波形测量和效率计算。

性能参数

符号	参数	条件	最小值	标称值	最大值	单位
VDD	栅极驱动调节器电源范围		9		15	V
VIN	总线输入电压范围				160	V
IOUT	开关节点输出电流				15	A
VPWM	PWM逻辑输入（高电平）		3.5		5.5	V
	PWM逻辑输入（低电平）		0		1.5	V
VEN	使能输入（高电平）		3.5		5.5	V
	使能输入（低电平）		0		1.5	V
PWM高电平输入脉冲宽度	VPWM上升和下降时间 < 10ns	50			ns
PWM低电平输入脉冲宽度	VPWM上升和下降时间 < 10ns	200			ns

需要注意的是，最大输入电压取决于电感负载，EPC2215的最大开关节点振铃必须保持在200V以下；最大电流取决于管芯温度，实际最大电流受逻辑缓冲器影响；PWM低电平输入脉冲宽度受刷新高端自举电源电压所需时间限制。

快速启动步骤

单/双PWM信号输入设置

开发板上有两个PWM信号输入端口PWM1和PWM2。在双输入模式下，两个端口都作为输入，PWM1连接到上FET，PWM2连接到下FET；在单输入模式下，仅使用PWM1输入端口，电路会为FET生成所需的互补PWM信号。输入模式通过选择J630（模式选择）的跳线位置来设置。

死区时间设置

死区时间是指一个FET关断到另一个FET导通之间的时间，对于该开发板，死区时间参考栅极驱动器的输入。可以通过电阻R620和R625来设置死区时间，所需电阻值可从相关图表中读取。建议最小死区时间为5ns，最大为15ns。

旁路设置

可以使用J640（旁路）的跳线设置来旁路极性变换器和死区时间电路，直接访问栅极驱动器输入。有三种旁路选项：无旁路、死区时间旁路和完全旁路。

转换器配置

降压转换器配置

要将开发板用作降压转换器，可以选择单PWM输入或双PWM输入，通过J630（模式）的跳线设置来选择。在选择单输入降压模式时，旁路跳线J640必须设置为无旁路模式；在选择双输入降压模式时，旁路跳线J640可以配置为任何有效设置。

操作步骤如下：

1. 关闭电源，将输入电源总线连接到VIN，接地端连接到GND。
2. 关闭电源，将半桥的开关节点（SW）连接到所需电路。
3. 关闭电源，将栅极驱动电源连接到VDD（J1，引脚1），接地端连接到GND（J1，引脚2）。
4. 关闭电源，根据所选输入模式将输入PWM控制信号连接到PWM1和/或PWM2，并将接地端连接到板底指示的任何GND J2引脚。
5. 打开栅极驱动电源，确保电源设置在9V至15V之间。
6. 打开控制器/PWM输入源。
7. 确保初始输入电源电压为0V，打开电源并缓慢增加电压到所需值（不要超过绝对最大电压），探测开关节点以观察开关操作。
8. 运行后，在操作范围内调整PWM控制、总线电压和负载，观察输出开关行为、效率和其他参数。
9. 关机时，请按相反步骤操作。

升压转换器配置

要将开发板用作升压转换器，同样可以选择单PWM输入或双PWM输入，通过J630（模式）的跳线设置来选择。在选择单输入升压模式时，旁路跳线J640必须设置为无旁路模式；在选择双输入升压模式时，旁路跳线J640可以配置为任何有效设置。

操作步骤如下：

1. 可以将电感器（L1）和输入电容器（标记为Cout）焊接到板上，也可以使用外部提供的元件。还可以使用FET右侧的额外焊盘安装反并联二极管。
2. 关闭电源，将输入电源总线连接到VOUT，接地端连接到GND，或者如果电感器L1和Cout是外部提供的，则跨接电容器连接。将输出电压（标记为VIN）连接到所需电路，例如电阻负载。
3. 关闭电源，将栅极驱动电源连接到VDD（J90，引脚2），接地端连接到GND（J90，引脚1）。
4. 关闭电源，根据所选输入模式将输入PWM控制信号连接到PWM1和/或PWM2，并将接地端连接到板底指示的任何GND J80引脚。
5. 打开栅极驱动电源，确保电源设置在9V至15V之间。
6. 打开控制器/PWM输入源。
7. 确保输出不是开路，初始输入电源电压为0V，打开电源并缓慢增加电压到所需值（不要超过绝对最大电压），探测开关节点以观察开关操作。
8. 运行后，在操作范围内调整PWM控制、总线电压和负载，观察输出开关行为、效率和其他参数，同时观察设备温度以确定操作限制。
9. 关机时，请按相反步骤操作。

测量与热考虑

测量注意事项

在测量包含高频内容的开关节点电压时，需要注意提供准确的高速测量。开发板提供了一个可选的双引脚接头（J33）和一个MMCX连接器（J32）用于开关节点测量。建议使用差分探头测量高端自举电压，Tektronix的IsoVu探头有匹配的MMCX连接器。对于使用MMCX连接器的常规无源电压探头（如TPP1000），可以使用探头适配器。

热考虑

EPC9099开发板配备了三个机械垫片，可用于轻松安装散热器或散热片。在安装散热片之前，需要移除散热片区域下厚度超过1mm的任何组件。散热片可以使用铝或碲铜制造，以获得更高的性能。在组装散热器时，可能需要添加一层薄的绝缘层，以防止散热片与电容器和电阻器等暴露导体的组件短路。

EPC推荐了一些热界面材料（TIM），选择TIM时需要考虑机械顺应性、电气绝缘性和热性能等特性。

物料清单

开发板的物料清单包含了各种电容、电阻、二极管、接头、FET、栅极驱动器等组件，同时还列出了可选组件。这些组件的详细信息有助于工程师在需要更换或升级组件时进行参考。

EPC9099开发板为工程师提供了一个便捷、高效的平台，用于评估EPC2215 GaN FET的性能。通过合理设置输入模式、死区时间和旁路选项，以及正确的转换器配置和测量方法，工程师可以更好地了解和利用这款开发板，为功率转换设计提供有力支持。你在使用类似开发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。