探索EVAL - ADuM4221 - 2EBZ评估板：隔离半桥栅极驱动器评测利器

在电子工程师的日常工作中，一款好用的评估板能大大提高工作效率和测试准确性。今天我们就来详细探讨一下EVAL - ADuM4221 - 2EBZ评估板，它主要用于评估ADuM4221 - 2隔离半桥栅极驱动器。

文件下载：EVAL-ADUM4221-2EBZ.pdf

评估板特性亮点

EVAL - ADuM4221 - 2EBZ评估板具备诸多令人瞩目的特性：

• 宽输出电压范围：输出电压范围可达35V，能满足多种不同的应用需求。
• 便捷的连接方式：配备螺丝端子，方便进行各种连接操作。
• 灵活的布局设计：有用于外部串联栅极电阻的焊盘，以及用于电容负载测试的焊盘，还支持TO - 220或TO - 252封装的IGBT或MOSFET，并且提供自举选项和便于半桥设置的跳线布局。

评估板内容与所需设备

评估板内容

评估板套件中包含EVAL - ADuM4221 - 2EBZ评估板。

所需设备

为了更好地使用评估板，还需要以下测试设备：

• 初级侧电源：电压范围0V至6.5V，电流为100mA。
• 两个次级侧电源：电压范围0V至35V，电流为250mA。
• 方波发生器：电压范围0V至5V。

评估板的工作原理与功能

基本工作原理

EVAL - ADuM4221 - 2EBZ支持ADuM4221 - 2半桥栅极驱动器，该驱动器采用了ADI公司的iCoupler®技术，可提供独立且隔离的高端和低端输出。输入电源范围为2.5V至6.5V，能与低电压系统兼容，输入引脚的逻辑电平电压控制着输出。同时，驱动器有一个DISABLE输入引脚，当该引脚置高时，无论通道输入如何，设备都会关闭。

功能特点

• 多电压支持：次级侧可承受高达35V的电压，评估板还支持高端电源自举到低端电源。
• 全面测试功能：便于测试设备的传播延迟、驱动强度和输入逻辑。由于评估板上有TO - 220和TO - 252封装的IGBT和MOSFET的焊盘，因此可以使用多种不同的功率器件来评估ADuM4221 - 2。

评估板硬件配置与设置

初始配置

在出厂配置下，评估板用于在无负载条件下测试基本栅极驱动器功能。输入、输出和信号连接可以使用螺丝端子或测试引脚。R9至R14电阻未安装，这些位置作为被驱动设备的充放电路径，R9至R11用于高端输出，R12至R14用于低端输出。在初次使用前，建议完成一些准备步骤。

被测设备焊盘布局

评估板为支持组件提供了布局，方便评估栅极驱动器：

• 芯片位置：U1是ADuM4221 - 2的焊盘。
• 电容布局：C1、C4和C6是0.1μF的旁路电容，C5和C7是10μF的旁路电容，C2（未安装）是1μF的表面贴装器件（SMD），尺寸为1206封装。
• 功率器件布局：Q1和Q2可以安装TO - 220封装的MOSFET或IGBT，Q3和Q4可以安装TO - 252封装的MOSFET或IGBT。
• 电阻布局：R9至R14是栅极电阻，可控制输出的转换速率，可安装1Ω至10Ω范围的1206尺寸SMD电阻。
• 电容负载布局：C3和C8电容焊盘用于放置电容负载，以模拟栅极电容。
• 自举电路布局：D1和R8可用于高端驱动器的自举电源。

评估板设置

• 电阻选择：建议使用1206尺寸、值在1Ω至10Ω之间的表面贴装外部栅极电阻，具体值取决于负载所需的驱动强度。
• 二极管使用：二极管D2和D3未安装，但可用于提供不同的导通和关断路径。
• 功率器件安装：可以在Q1或Q3以及Q2或Q4的焊盘上安装IGBT或MOSFET。
• 跳线设置：跳线P13和P14分别用于短路低端和高端的串联外部电阻，以观察过冲或让用户测量电压以量化峰值电流。电阻R4和跳线P3的组合可用于将高端逻辑输入端接50Ω负载，电阻R5和跳线P4的组合可用于低端逻辑输入。P6和P8的跳线可方便地将输入连接到直流值，P6和P7之间的跳线可将(V{IA})连接到外部输入电压信号，P8和P9之间的跳线可将(V{IB})连接到外部输入电压信号。

电源与输入输出连接

电源连接

连接评估板到电源时，需要按照以下步骤操作：

1. 将输入(V{DD1})电源（2.5V至6.5V）的正端连接到(V{DD1})引脚，负端连接到(GND)引脚。
2. 将(V{DDB})电源（4.5V至35V）的正端连接到(V{DDB})引脚，负端连接到(GND)引脚。
3. 将(V{DDA})电源（4.5V至35V）的正端连接到(V{DDA})引脚，负端连接到(GND)引脚。(GND)、(GND{A})和(GND{B})相互隔离，高端IGBT发射极/MOSFET源极连接到(GND{A})，低端IGBT发射极/MOSFET源极连接到(GND{B})。

输入输出连接

• 逻辑输入：(V{IA})和(V{IB})引脚是与3.3V和5V系统兼容的逻辑电平输入。可以使用螺丝端子或测试引脚进行连接。
• 使能控制：在出厂配置下，P5头跳线连接引脚2和引脚3以启用设备输出，连接引脚1和引脚2可禁用设备，禁用功能也可以通过连接到禁用（DIS）测试引脚进行外部控制。R6和R7可分别用作禁用输入的上拉和下拉电阻。
• 输出测试：评估板上的半桥输出（HB）测试引脚是Q2/Q4集电极/漏极节点。如果设备用于半桥配置，可以通过P15上的跳线将Q1/Q3发射极/源极连接到HB。总线电压（BUS）测试引脚连接到高端Q1和Q3 MOSFET/IGBT的漏极。建议C9使用100μF的电解电容，C10和C11使用2.2μF的陶瓷电容。

自举设置

要在自举设置中使用单个次级侧电源，需要安装自举二极管D1和电阻R8（阻值通常在1Ω至20Ω范围内）。在这种设置下，当使用Q1和Q2或Q3和Q4配置半桥时，ADuM4221 - 2的两个输出都可以由(V{DDB})电源供电。当开关节点((GND{A}))为低电平时，C4和C5通过正向偏置的自举二极管充电；当开关节点上升到桥电压时，二极管变为反向偏置，由于C4和C5上的电荷，(V{DDA})到(GND{A})几乎等于(V_{DDB})，考虑到二极管的正向压降。为了使自举工作，必须安装Q1和Q2或Q3和Q4，而不是负载电容C3和C8，并且必须在P15上放置跳线。为了为C4和C5提供驱动Q1或Q3栅极所需的电荷，开关频率必须足够高，并且占空比必须受到限制。

评估板的物料清单与注意事项

物料清单

参考标识	描述
U1	ADuM4221 - 2, RI - 16 - 2
R1	电阻，1kΩ，1206
R4, R5	电阻，50Ω，1206
C1, C4, C6	电容，0.1μF，10%，1206
C5, C7	电容，10μF，10%，1206
D1	二极管，未安装，DO214AC封装
D2, D3	二极管，未安装，SOD123FL封装
R6至R14	电阻，未安装，1206
C2, C3, C8	电容，未安装，1206
C9	电容，未安装，0.630英寸直径
C10, C11	电容，未安装，2220
Q1, Q2	IGBT或MOSFET，未安装，TO - 220
Q3, Q4	IGBT或MOSFET，未安装，TO - 252

注意事项

该评估板是静电放电（ESD）敏感设备，尽管产品具有专利或专有保护电路，但高能量ESD仍可能对设备造成损坏，因此需要采取适当的ESD预防措施。同时，使用评估板需要遵守相关的法律条款和条件，包括使用许可、保密、禁止拆解和逆向工程等规定。

EVAL - ADuM4221 - 2EBZ评估板为工程师提供了一个全面且灵活的平台，用于评估ADuM4221 - 2隔离半桥栅极驱动器。通过合理的配置和使用，工程师可以更深入地了解该驱动器的性能和特性，为实际应用提供有力的支持。大家在使用过程中有没有遇到什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。