EVAL-1ED3330MC12M-SiC評估板：助力SiC柵極驅(qū)動器評估與設(shè)計

在電力電子領(lǐng)域，對于柵極驅(qū)動器的評估和設(shè)計是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天，我們就來詳細(xì)探討一下Infineon的EVAL-1ED3330MC12M-SiC評估板，它為評估1ED3330MC12M EiceDRIVER?隔離柵極驅(qū)動器IC和離散功率開關(guān)提供了一個便捷且高效的平臺。

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一、評估板概述

1.1 供應(yīng)范圍

當(dāng)你收到EVAL-1ED3330MC12M-SiC評估板時，會發(fā)現(xiàn)里面包含了評估板本身、兩個用于組裝的IMZC120R012M2H CoolSiC? 1200 V SiC溝槽MOSFET，以及一個插在高壓PCB端子接頭上的高壓PCB連接器。這些組件為后續(xù)的評估工作提供了基礎(chǔ)。

1.2 框圖

評估板的框圖清晰地展示了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和信號流向。從框圖中，我們可以看到各個模塊之間的連接關(guān)系，這有助于我們理解評估板的工作原理。

1.3 主要特性

• 半橋配置：評估板采用半橋配置，最大直流母線電壓可達(dá)900 V，優(yōu)化了柵極驅(qū)動組件和保護(hù)功能的測量和調(diào)整。
• MOSFET靈活性：板上包含未組裝的IMZC120R012M2H CoolSiC? MOSFET，也可替換為其他兼容的開關(guān)，如IGBT、CoolSiC?或CoolMOS?晶體管，方便用戶根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行評估。
• 內(nèi)置電源：內(nèi)置可配置的板載隔離電源，用于柵極驅(qū)動器輸出側(cè)，可輕松調(diào)整以生成典型的雙極驅(qū)動電壓；同時，也有用于柵極驅(qū)動器輸入側(cè)的電源，可輕松配置為生成3.3 V或5 V電壓。
• 保護(hù)功能：具備快速短路保護(hù)和反饋、欠壓鎖定（UVLO）、聯(lián)鎖PWM輸入以防止直通等保護(hù)功能，以及用于監(jiān)控關(guān)鍵信號的測試點。

1.4 板參數(shù)和技術(shù)數(shù)據(jù)

評估板給出了詳細(xì)的絕對最大額定值和推薦工作條件。例如，二極管保護(hù)的板輸入電壓（VDD）的絕對最大額定值為 -0.3 V至18 V，推薦工作條件為13 V至17 V。這些參數(shù)為我們在使用評估板時提供了重要的參考，確保我們的操作在安全范圍內(nèi)。

二、系統(tǒng)和功能描述

2.1 入門指南

• 電源生成：評估板設(shè)計用于方便測試柵極驅(qū)動器功能和開關(guān)性能，所有為柵極驅(qū)動器供電所需的電源電壓，包括輸入側(cè)和輸出側(cè)電壓，都直接在板上生成，減少了外部電源的使用，降低了設(shè)置復(fù)雜度。
• 輸入側(cè)電源：支持5 V和3.3 V的柵極驅(qū)動器輸入側(cè)電源電壓（VCC1），通過內(nèi)置的線性電源電路生成所需的輸入電壓。需要注意的是，初級側(cè)輸入信號的閾值是與VCC1電源電壓成比例的。
• 輸出側(cè)電源：建議使用板載隔離電源為高低側(cè)柵極驅(qū)動器的輸出側(cè)電源電壓供電。這個可配置的電源旨在生成通常用于驅(qū)動SiC MOSFET的雙極電源電壓。

2.2 啟動行為

在評估板上電時，我們可以觀察到低側(cè)柵極驅(qū)動器輸出側(cè)電源電壓的上升情況。從測量結(jié)果來看，正電源電壓和負(fù)電源電壓在軟啟動后分別達(dá)到18 V和 -2.8 V。這一過程展示了評估板電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.3 雙脈沖測試

雙脈沖測試是評估開關(guān)性能和柵極驅(qū)動器控制功能的重要手段。在評估板上，我們對低側(cè)開關(guān)進(jìn)行雙脈沖測試。測試過程中，當(dāng)?shù)谝粋€脈沖施加時，低側(cè)開關(guān)導(dǎo)通，直流電壓施加到負(fù)載電感上，電感電流穩(wěn)步上升；第一個脈沖結(jié)束時，低側(cè)開關(guān)關(guān)斷；低側(cè)開關(guān)再次導(dǎo)通時，電感電流從高側(cè)開關(guān)的體二極管換向回低側(cè)開關(guān)。通過這些測試結(jié)果，我們可以評估開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷行為，以及柵極驅(qū)動器控制大電流開關(guān)事件的能力。

2.4 短路測試

短路測試主要用于驗證柵極驅(qū)動器的功能和魯棒性，特別是其DESAT（去飽和）保護(hù)機(jī)制。在評估板上，我們對低側(cè)開關(guān)進(jìn)行類型1短路測試。在測試中，模擬高側(cè)開關(guān)的短路情況，低側(cè)開關(guān)主動導(dǎo)通以允許電流流過短路。當(dāng)?shù)蛡?cè)開關(guān)導(dǎo)通時，MOSFET的漏極電流迅速上升，漏源電壓下降。經(jīng)過柵極驅(qū)動器的前沿消隱時間后，柵極驅(qū)動器的內(nèi)部DESAT電流源開始對DESAT電容充電。隨著漏極電流繼續(xù)增加，達(dá)到最大值后由于MOSFET的飽和而趨于穩(wěn)定。此時，MOSFET的漏源電壓開始再次上升，進(jìn)一步促使DESAT電容充電，當(dāng)DESAT電容上的電壓達(dá)到閾值時，觸發(fā)柵極驅(qū)動器的DESAT保護(hù)，柵極驅(qū)動器啟動軟關(guān)斷，確保開關(guān)的受控關(guān)斷，最小化短路電流關(guān)斷引起的漏源電壓過沖。最后，柵極驅(qū)動器鎖定在故障狀態(tài)，F(xiàn)LTN信號變?yōu)榈碗娖?，向系統(tǒng)輸入側(cè)指示故障情況。

三、系統(tǒng)設(shè)計

3.1 原理圖

評估板提供了詳細(xì)的原理圖，包括電源電路原理圖和半橋電路原理圖。這些原理圖展示了各個組件之間的連接關(guān)系和信號流向，為我們深入理解評估板的工作原理提供了重要依據(jù)。

3.2 布局

評估板采用4層PCB設(shè)計，銅厚度為35 μm。通過展示PCB的頂層和底層視圖以及銅層，我們可以看到評估板的布局設(shè)計是經(jīng)過精心考慮的，旨在確保信號的穩(wěn)定傳輸和減少干擾。

3.3 物料清單

物料清單詳細(xì)列出了評估板所需的所有組件、部件編號和數(shù)量。這對于我們進(jìn)行組件替換或自行組裝評估板非常有幫助。

3.4 連接器

評估板提供了各種連接器，包括輸入側(cè)低壓連接器、輸出側(cè)柵極驅(qū)動器電源連接器和高壓電源端子連接器。每個連接器都有詳細(xì)的引腳定義，方便我們進(jìn)行連接和測試。

3.5 測試點

評估板上設(shè)有多個測試點，用于測量輸入側(cè)和輸出側(cè)的信號。這些測試點為我們進(jìn)行信號監(jiān)測和故障排查提供了便利。

四、總結(jié)

EVAL-1ED3330MC12M-SiC評估板為評估1ED3330MC12M柵極驅(qū)動器IC提供了一個全面且便捷的平臺。它具有豐富的功能和特性，能夠滿足不同用戶的測試需求。通過詳細(xì)的文檔和豐富的測試數(shù)據(jù)，我們可以更好地了解柵極驅(qū)動器的性能和特性，為實際應(yīng)用中的設(shè)計和優(yōu)化提供參考。同時，評估板的設(shè)計也考慮了用戶的使用便利性，減少了外部電源的使用，降低了設(shè)置復(fù)雜度。如果你正在進(jìn)行柵極驅(qū)動器的評估和設(shè)計工作，不妨考慮一下這款評估板。

你在使用評估板的過程中遇到過哪些問題呢？或者你對評估板的哪些特性最感興趣？歡迎在評論區(qū)留言分享。