DrGaN PLUS开发板EPC9201/3快速上手指南

在电子工程领域，开发板是评估和验证新技术、新器件的重要工具。今天我们就来详细了解一下DrGaN PLUS开发板EPC9201/3，看看它有哪些特点和使用要点。

文件下载：EPC9201.pdf

开发板概述

EPC9201/3开发板尺寸为11 x 12 mm，板上包含两个增强型（eGaN®）场效应晶体管（FET），采用半桥配置，搭配德州仪器的LM5113栅极驱动器，由单个PWM输入驱动。其设计目的是通过优化布局，将所有关键组件集成在一块板上，方便连接到任何现有的转换器中，从而简化评估过程。开发板的完整电路框图如图1所示。

如果想了解EPC的eGaN FETs和ICs系列的更多信息，可以参考EPC官网（www.epc - co.com）上的 datasheet，并且建议将 datasheet 与本快速上手指南结合阅读。

热管理考虑

该开发板适用于在低环境温度和自然对流冷却条件下进行台架评估。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，但要注意不要超过芯片的绝对最高温度150°C。需要注意的是，开发板本身没有任何电流或热保护功能。

性能参数

性能总结表

符号	参数	条件	最小值	最大值	单位
VDD	栅极驱动输入电源范围		4.5	5	V
VINP	总线输入电压范围	使用30 V额定的EPC9201		20*	V
		使用80 V额定的EPC9203		60*	V
VOUT	开关节点输出电压	使用30 V额定的EPC9201		30	V
		使用80 V额定的EPC9203		80	V
IOUT	开关节点输出电流	使用30 V额定的EPC9201		40*	A
		使用80 V额定的EPC9203		20*	A
VPWM	PWM逻辑输入电压阈值	输入 '高'	3.5	6	V
		输入 '低'	0	1.5	V
最小 '高' 状态输入脉冲宽度	VPWM 上升和下降时间 < 10 ns	60		ns
最小 '低' 状态输入脉冲宽度	VPWM 上升和下降时间 < 10 ns	200#		ns

注：* 假设为电感负载，最大电流取决于芯片温度，实际最大电流受开关频率、总线电压和热条件影响；# 受高端自举电源电压 '刷新' 所需时间限制。

PWM输入设置

单PWM输入

单PWM输入设置如图2所示，这种设置针对大多数降压转换器应用进行了优化。不过对于其他应用或需要特定的时序设置，建议采用双PWM输入设置。

双PWM输入

双PWM输入设置如图3所示，能满足更多样化的应用需求。

典型性能

EPC9201

在 (V{RI}=12 V) 到 (V{OUT }=1 V)，(L = 250 nH) 的条件下，其典型效率如图6所示。这里的总系统效率包括功率级、电感器、驱动器、电容器和PCB损耗。

EPC9203

在 (V{R}=48 V) 到 (V{OUT }=12 V)，(L = 4.7 mu H) 的条件下，其典型效率如图7所示，同样总系统效率包含了多种损耗。

此外，还给出了不同条件下的典型开关节点电压波形，如 (V{*}=12 V) 到 (V{OUT }=1 V)，(I{OUT }=40 A)，(f{sw}=1) MHz 降压转换器（图4）；(V{N}=48 V) 到 (V{0UT}=12 V)，(I{0UI}=20 A)，(f{sw}=500 kHz) 降压转换器（图5）。

设计考虑

为了提高DrGaN PLUS开发板的电气和热性能，有以下设计建议：

1. 散热设计：应将大铜平面连接到开发板以改善热性能。如果在板设计中使用填充过孔，应在器件下方放置热过孔，如图8所示，以便通过埋入的内层更好地分配热量；对于未使用填充过孔的设计，热过孔应位于开发板外部。
2. 减少传导损耗：电感和输出电容器应靠近开发板放置，以降低传导损耗。
3. 接地隔离：较小的IC接地连接（机械图中的引脚6）应与电源接地连接（机械图中的引脚3）隔离。
4. 输入滤波电容：如果需要额外的输入滤波电容，可以将其放置在模块外部。由于板上有内部输入电容，虽然建议尽量减小额外输入电容与开发板的距离，但这不是设计要求。

引脚定义与物料清单

引脚定义

引脚编号	引脚名称
1	输入电压 (VIN)
2	开关节点 (VSW)
3	电源地 (PGND)
4	驱动器电压 (V_{D02})
5	驱动器电压 (V_{DO1})
6	驱动器地 (DR_{GND})
7	PWM输入 (PWM)
8	高端输入 (HIN)
9	PWM高端输入 (HINPWN)
10	低端输入 (LIN)
11	PWM低端输入 (LINPER)

物料清单

项目	数量	参考编号	部件描述	制造商	部件编号
1	3	CIN1, CIN2, CIN3	电容器，4.7 µF，10%，50 V，X5R，0805（EPC9201）；电容器，1 µF，20%，100 V，X7S，0805（EPC9203）	TDK	C2012X5R1H475K125AB（EPC9201）；C2012X7S2A105M125AB（EPC9203）
2	2	Q1, Q2	EPC9201：40 V 33 A eGaN FET / 30 V 60 A eGaN FET；EPC9203：80 V 60 A eGaN FET	EPC	EPC2015C / EPC2023（EPC9201）；EPC2021（EPC9203）
3	4	R19, R20, R23, R24	电阻器，0 Ω，1/16 W	Stackpole	RMCF0402ZT0R00TR
4	1	C9	电容器，0.1 µF，10%，25 V，X5R	TDK	C1005X5R1E104K050BC
5	1	C19	电容器，1 µF，10%，16 V，X5R	TDK	C1005X5R1C105K050BC
6	1	U2	集成电路，栅极驱动器	德州仪器	LM5113
7	2	D1, D2	肖特基二极管，40 V 0.12 A SOD882	NXP	BAS40L,315
8	1	U4	IC GATE AND UHS 2 - INP 6 - MICROPAK	Fairchild	NC7SZ08L6X
9	1	U1	IC GATE NAND UHS 2 - INP 6MICROPAK	Fairchild	NC7SZ00L6X
10	1	R1	电阻器，10K Ω 1/20 W 1% 0201	Stackpole	MCF0201FT10K0
11	2	C6, C7	电容器，CER 100 pF 50 V 5% NP0 0402	Murata	GRM1555C1H101JA01D
12	1	D3	肖特基二极管，30 V，2 A MICROSMP（仅EPC9201）	Vishay	MSS2P3 - M3/89A
13	1	R4	电阻器，3.92 Ω 1/16 W 1% 0402 SMD	Stackpole	RMCF0402FT3R92
14	1	R5	电阻器，20 Ω 1/16 W 1% 0402 SMD（EPC9201）；电阻器，100 Ω 1/16 W 1% 0402 SMD（EPC9203）	Stackpole	RMCF0402FT20R0CT（EPC9201）；RMCF0402FT100RCT（EPC9203）

注意事项

EPC9201/3开发板仅用于产品评估目的，不适合商业用途，也未获得FCC批准用于转售。更换评估板上的组件时，只能使用快速上手指南中物料清单里显示的部件。该板应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，使用时需自行承担风险。此外，该板未设计符合欧盟电磁兼容性指令或其他类似指令和法规，并且不能保证购买的板100%符合RoHS标准。评估板（或套件）仅用于演示目的，开发板和本快速上手指南都不构成销售合同，也不提供任何明示或暗示的应用或产品相关的保修。

大家在使用这款开发板的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区交流分享。