EPC9094开发板快速上手全攻略

在电子工程师的日常工作中，开发板的选择和使用至关重要。今天我们就来详细了解一下EPC9094开发板，它是一款带有板载栅极驱动器的半桥开发板，搭载了额定电压为200V的EPC2054氮化镓场效应晶体管（FET），能大大简化EPC2054的评估过程。

文件下载：EPC9094.pdf

开发板概述

基本参数

EPC9094开发板尺寸为2英寸×2英寸，采用半桥配置，包含两个EPC2054氮化镓FET。它配备了安森美（On-Semi）的NCP51820栅极驱动器，板上集成了所有关键组件，其布局有助于实现最佳开关性能。同时，开发板还设有多个探测点，方便进行简单的波形测量和效率计算。

性能指标

符号	参数	条件	最小值	标称值	最大值	单位
V DD	栅极驱动输入电源范围		10		15	V
V IN	总线输入电压范围(1)				160	V
I OUT	开关节点输出电流(2)				2	A
V PWM	PWM逻辑输入电压阈值(3)	输入‘高’	3.5		5.5	V
		输入‘低’	0		1.5	V
V EN	使能逻辑输入电压阈值(3)	输入‘高’	3.5		5.5	V
		输入‘低’	0		1.5	V
PWM‘高’状态输入脉冲宽度	V PWM 上升和下降时间 < 10ns	50			ns
PWM‘低’状态输入脉冲宽度(4)	V PWM 上升和下降时间 < 10ns	200			ns

注： (1) 最大输入电压取决于电感负载，EPC2054的最大开关节点振铃必须保持在200V以下。 (2) 最大电流取决于管芯温度，实际最大电流受开关频率、总线电压和热冷却的影响。 (3) 使用板载逻辑缓冲器时，绕过逻辑缓冲器请参考NCP51820数据手册。 (4) 受‘刷新’高端自举电源电压所需时间的限制。

快速启动流程

输入模式设置

开发板有两个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，PWM1输入端口作为输入，电路会为FET生成所需的互补PWM。通过选择J630（模式选择）的合适跳线位置来设置输入模式。

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，对于这块开发板，死区时间是相对于栅极驱动器的输入而言的。可以通过电阻R620和R625来设置死区时间，所需电阻值可以从图4的图表中读取。例如，设置10ns死区时间需要120Ω的电阻。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）上的跳线设置来旁路极性变换器和死区时间电路，有三种旁路选项：无旁路、死区时间旁路和完全旁路。不同旁路模式下，开发板的工作方式有所不同，使用旁路模式时要确保提供包含死区时间和极性的正确PWM信号。

使能功能

开发板有一个使能输入，可用于关闭两个FET，无论工作模式如何。有三种使能功能配置方式：使用短路跳线或开关、使用晶体管作为开关、使用电压源驱动使能功能。如果不需要此功能，可让连接（J81）为空，栅极驱动器将处于启用状态（默认设置）。

电路配置

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。设置好输入源、死区时间和旁路配置后，按照以下步骤操作：

1. 关闭电源，将输入电源总线连接到VIN，接地/返回连接到GND。
2. 关闭电源，将半桥的开关节点（SW）连接到所需电路，或使用提供的电感（L1）和输出电容（Cout）焊盘。
3. 关闭电源，将栅极驱动电源连接到VDD（J90，引脚2），接地返回连接到GND（J90，引脚1，在板的底部标明）。
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，接地返回连接到板底部标明的任何GND J80引脚。
5. 打开栅极驱动电源，确保电源设置在10V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），探测开关节点以查看开关操作。
8. 运行后，在工作范围内调整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

将开发板用作升压转换器时，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。需要注意的是，绝不能在无负载的情况下运行升压转换器模式，否则输出电压可能会超过最大额定值。设置好相关参数后，按照以下步骤操作：

1. 电感（L1）和输入电容（Cout）可以焊接到板上，也可以外接。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/返回连接到GND，或者如果电感L1和Cout是外接的，则跨接在电容上。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1），接地返回连接到GND（J90，引脚2，在板的底部标明）。
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，接地返回连接到板底部标明的任何GND J2引脚。
5. 打开栅极驱动电源，确保电源在10V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），探测开关节点以查看开关操作。
8. 运行后，在工作范围内调整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。

测量注意事项

测量包含高频内容的开关节点电压时，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，泰克（Tektronix）的IsoVu探头有匹配的MMCX连接器。对于使用MMCX连接器测量开关节点的常规无源电压探头（如TPP1000），可使用探头适配器（PN: 206 - 0663 - xx）。

特殊功能与热考虑

GND - PGND断开

EPC9094开发板可以断开信号地（GND）和电源地（PGND），这对于在PGND路径中使用分流器的应用很有用。可以通过移除R85来断开接地，但要注意NCP51820栅极驱动器的最大接地电压差限制为±3.5V。

热管理

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。安装散热片前，需要移除散热片区域下厚度超过1mm的任何组件。选择热界面材料（TIM）时，要考虑机械顺应性、电气绝缘性和热性能。EPC推荐了几种热界面材料，如t - Global的TG - A1780 X 0.5 mm、Bergquist的GP5000 - 0.02等。

物料清单

文档中提供了详细的物料清单，包括电容、电阻、二极管、接头等组件的型号和制造商信息，同时还有可选组件的清单，方便工程师在设计和使用开发板时参考。

EPC9094开发板为工程师提供了一个方便的平台来评估EPC2054氮化镓FET的性能。在使用过程中，工程师们要仔细按照文档中的说明进行操作，同时注意各种参数和限制条件，以确保开发板能够稳定、高效地工作。大家在使用这款开发板的过程中遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。