Q-DPAK Full Bridge V2.1評估板：解鎖碳化硅MOSFET性能新可能

在電力電子領(lǐng)域，評估板是驗證和探索新型功率器件性能的重要工具。今天，我們就來深入了解一下英飛凌的Q-DPAK Full Bridge V2.1評估板，看看它如何助力工程師評估最新的碳化硅（SiC）功率技術(shù)。

文件下載：Infineon Technologies Q-DPAK全橋V2.1評估板.pdf

評估板概述

Q-DPAK Full Bridge V2.1評估板（ISPN: EVAL_QDPAK_FB_V2_1）是一個專門用于評估英飛凌CoolSiC? 750 V G2碳化硅MOSFET在Q-DPAK封裝中開關(guān)性能的平臺。它采用全橋拓撲結(jié)構(gòu)，集成了四個750 V的CoolSiC?開關(guān)、相應(yīng)的英飛凌柵極驅(qū)動器、小型DC-DC轉(zhuǎn)換器以及支持直流母線和終止功率環(huán)路的無源元件。

設(shè)計特點

• 高速開關(guān)優(yōu)化布局：評估板的設(shè)計旨在實現(xiàn)盡可能高的靈活性，展示了Q-DPAK封裝中高速開關(guān)器件的最佳應(yīng)用。其功率環(huán)路的布局和設(shè)計針對高速開關(guān)性能進行了優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)最快的開關(guān)速度。
• 多種操作模式：支持單脈沖和連續(xù)PWM操作，適用于不同的測試場景。
• 安全間距設(shè)計：頂層和底層高壓電位之間的間隙為2.6 mm，內(nèi)層間隙為0.6 mm，確保了高壓環(huán)境下的安全性。
• 優(yōu)化的柵極環(huán)路設(shè)計：為高速驅(qū)動提供了良好的性能保障。
• 探測端口：提供了用于測量半橋漏源電壓（$V{ds}$）和柵極至開爾文源電壓（$V{gsk}$）的探測端口，方便工程師進行測試和分析。

適用場景提醒

需要注意的是，這是一款面向應(yīng)用的評估板，雖然布局針對快速開關(guān)進行了優(yōu)化，但它并不是一個開關(guān)損耗評估平臺，因為其換向環(huán)路中沒有電流傳感器。如果需要進行開關(guān)損耗評估，請參考英飛凌在其官方網(wǎng)站上提供的相關(guān)評估板。此外，該評估板沒有裝配散熱器，因此更適合單脈沖測試，而不是連續(xù)開關(guān)操作。如果需要進行連續(xù)高功率操作，可以額外安裝散熱器。同時，該評估板并不符合商業(yè)應(yīng)用所需的所有安全、EMI和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（如UL和CE）。

訂購與支持信息

訂購信息

如果您想訂購這款評估板，可以在英飛凌官方網(wǎng)站上使用以下信息進行訂購：

• ISPN: EVAL_QDPAK_FB_V2_1
• OPN: EVALQDPAKFBV21TOBO1
• SP No.: SP00612907
• SA No.: SA006129076

技術(shù)支持

如果您在使用過程中需要額外的支持和幫助，可以訪問英飛凌開發(fā)者社區(qū)或使用其MyCases支持系統(tǒng)與英飛凌專家取得聯(lián)系。

評估板使用注意事項

重要聲明

評估板和參考板僅用于演示和評估目的，并非商業(yè)化產(chǎn)品。它們的設(shè)計雖然考慮了環(huán)境條件，但僅在本文件所述的條件下進行了測試，在安全要求、整個工作溫度范圍或使用壽命內(nèi)的制造和操作方面并未經(jīng)過全面驗證。因此，這些評估板和參考板不應(yīng)用于可靠性測試或生產(chǎn)，用戶需要確保其使用方式符合所在國家的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。

安全預(yù)防措施

在使用評估板時，務(wù)必注意以下安全事項：

• 高壓操作：在使用示波器觀察波形時，必須使用高壓探頭，否則可能導(dǎo)致人身傷害或死亡。
• 電容放電：評估板包含直流母線電容器，在移除主電源后需要一定時間才能放電。在對系統(tǒng)進行操作之前，請等待至少五分鐘，確保電容器放電至安全電壓水平。
• 斷電操作：在斷開或重新連接電線或進行維護工作之前，請先移除或斷開電源，并等待至少五分鐘讓母線電容器放電。
• 熱管理：評估板或參考板的散熱器和器件表面在測試過程中可能會變熱，因此在處理時需要采取必要的預(yù)防措施。
• 專業(yè)人員操作：只有熟悉電力電子和相關(guān)機械設(shè)備的人員才能對系統(tǒng)進行規(guī)劃、安裝、調(diào)試和維護，否則可能導(dǎo)致人身傷害和/或設(shè)備損壞。
• 靜電防護：評估板或參考板包含對靜電放電（ESD）敏感的端口和組件，在安裝、測試、操作或維修時需要采取靜電控制措施。
• 包裝材料移除：評估板在運輸時配備了包裝材料，在安裝前需要將其移除，否則可能導(dǎo)致過熱或異常運行情況。

評估板詳細參數(shù)與功能

供貨范圍

評估板提供了一個經(jīng)過全面測試的PCB，用于評估英飛凌最新的高壓離散碳化硅MOSFET。它采用了以下英飛凌產(chǎn)品：

• AIMDQ75R016M2H：英飛凌CoolSiC? G2汽車功率MOSFET 750 V
• 2EDB9259Y：英飛凌EiceDRIVER?雙通道隔離柵極驅(qū)動器IC，采用150 mil DSO封裝
• BAT165：英飛凌中功率AF肖特基二極管

評估板經(jīng)過了有限能量的電氣測試（如雙脈沖測試），用戶可以自行安裝散熱器進行熱管理，但評估板本身不配備散熱器。PCB上的鉆孔與Advanced Thermal Solutions, Inc.的ATS-61600W-C2-R0散熱器或其他供應(yīng)商的類似散熱器兼容。

技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)操作與測試

準(zhǔn)備工作

在開始使用評估板之前，需要進行以下準(zhǔn)備工作：

1. 打開評估板包裝，檢查是否有明顯損壞。
2. 準(zhǔn)備一個實驗室工作臺，配備以下設(shè)備：
   • 低壓直流電源
   • PWM發(fā)生器
   • 高壓直流電源
   • 功率電感器

雙脈沖開關(guān)操作

雙脈沖模式是評估英飛凌G2碳化硅MOSFET開通和關(guān)斷電壓瞬態(tài)的基本測試方法。其操作步驟如下：

1. 打開一個MOSFET，使外部電感器以預(yù)期電流磁化。
2. 關(guān)閉該MOSFET，電流由第二個MOSFET的體二極管接管。
3. 隨后的短脈沖再次打開該MOSFET，然后再次關(guān)閉。
4. 電感器中存儲的總能量通過體二極管耗散。

通過這種方式，可以研究MOSFET的開通和關(guān)斷行為。在進行雙脈沖測試時，需要注意以下幾點：

• 布線設(shè)置：正確連接低壓直流電源、PWM輸入信號、負載電感器和高壓電源，并使用正確的探頭連接方式進行電壓測量。
• 測量注意事項：在測量$V_{gsk}$電壓時，探頭的接地連接應(yīng)參考MOSFET “LSA”的開爾文源引腳，與$V{ds}$探頭的接地不同。如果同時測量$V{gsk}$和$V{ds}$電壓，建議使用差分探頭以避免通過示波器短路信號。為了獲得最佳測量結(jié)果，建議一次只使用一個無源探頭，并斷開所有其他探頭以避免短路或共模問題。

特殊操作模式

二極管測試

通過主動驅(qū)動高端MOSFET并測量相反低端MOSFET的$V_{ds}$波形，可以將低端MOSFET視為二極管進行測試。這種方法可以幫助工程師了解MOSFET在特定工作模式下的性能。

全同步操作

評估板還可以作為更復(fù)雜測試的構(gòu)建塊，通過為每個MOSFET提供獨立的PWM信號，可以將其作為同步全橋進行驅(qū)動，實現(xiàn)DC-AC逆變器或AC-DC整流器（圖騰柱PFC）等功能。需要注意的是，傳感、控制和保護功能不在評估板的范圍內(nèi)，需要外部實現(xiàn)。

系統(tǒng)設(shè)計資源

英飛凌在其官方網(wǎng)站上提供了評估板的完整系統(tǒng)設(shè)計資源，包括物料清單、完整原理圖、所有PCB設(shè)計資源以及完整的Altium項目。這些資源為工程師進行進一步的開發(fā)和定制提供了便利。

總結(jié)

Q-DPAK Full Bridge V2.1評估板為工程師提供了一個便捷的平臺，用于評估英飛凌CoolSiC? 750 V G2碳化硅MOSFET的開關(guān)性能。其優(yōu)化的布局和多種操作模式使其適用于不同的測試場景，但在使用過程中需要注意其適用范圍和安全事項。希望本文能幫助大家更好地了解這款評估板，在實際應(yīng)用中發(fā)揮其最大價值。大家在使用過程中有任何問題或經(jīng)驗，歡迎在評論區(qū)分享交流。