EVAL-iSSI30R11H評(píng)估板：開啟無芯變壓器先進(jìn)固態(tài)隔離器的評(píng)估之旅

在電子設(shè)計(jì)的領(lǐng)域中，評(píng)估板就像是我們探索新器件性能的指南針。今天，我們就來深入了解一下Infineon的EVAL - iSSI30R11H評(píng)估板，它主要用于評(píng)估iSSI30R11H固態(tài)隔離器在應(yīng)用電路中的產(chǎn)品特性。

文件下載：Infineon Technologies EVAL-iSSI30R11H 評(píng)估板.pdf

一、評(píng)估板概述

1.1 適用人群

這款評(píng)估板面向的人群十分廣泛。對(duì)于想要學(xué)習(xí)如何使用Infineon的iSSI先進(jìn)固態(tài)隔離器iSSI30R11H的工程師來說，它是絕佳的學(xué)習(xí)工具；有使用光伏隔離器（PVI）、IGBT和MOSFET設(shè)計(jì)電路經(jīng)驗(yàn)的工程師，能借助它進(jìn)一步拓展設(shè)計(jì)思路；而開發(fā)固態(tài)繼電器的設(shè)計(jì)工程師，也能在這塊評(píng)估板上找到新的靈感。

1.2 設(shè)計(jì)與測(cè)試情況

評(píng)估板是基于文檔中描述的環(huán)境條件設(shè)計(jì)的，并且也按照文檔進(jìn)行了測(cè)試。不過要注意，它在制造、壽命或全范圍環(huán)境工作條件方面并未經(jīng)過全面驗(yàn)證，也沒有像常規(guī)產(chǎn)品那樣經(jīng)過完整的生產(chǎn)測(cè)試。所以，它更適合在實(shí)驗(yàn)室條件下由專業(yè)人員使用。同時(shí)，其印刷電路板（PCB）和輔助電路并未針對(duì)最終客戶設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

二、重要注意事項(xiàng)與安全預(yù)防

2.1 重要注意事項(xiàng)

評(píng)估板和參考板并非商業(yè)化產(chǎn)品，僅用于評(píng)估和測(cè)試。它們可能不符合CE或類似標(biāo)準(zhǔn)，客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)。此外，客戶的技術(shù)部門要評(píng)估評(píng)估板和參考板是否適用于預(yù)期應(yīng)用，并確保使用過程不會(huì)對(duì)人員或第三方財(cái)產(chǎn)造成損害。

2.2 安全預(yù)防

這塊評(píng)估板存在一些潛在的危險(xiǎn)，因此有一系列安全預(yù)防措施需要我們嚴(yán)格遵守：

• 高壓測(cè)量：評(píng)估板的直流母線電位最高可達(dá)1000 VDC，在使用示波器測(cè)量電壓波形時(shí)，必須使用高壓差分探頭，否則可能導(dǎo)致人身傷害甚至死亡。
• 散熱問題：評(píng)估或參考板的散熱器和器件表面在測(cè)試過程中可能會(huì)變熱，處理時(shí)需采取必要的預(yù)防措施，以免受傷。
• 專業(yè)操作：只有熟悉驅(qū)動(dòng)器、電力電子和相關(guān)機(jī)械的人員才能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、安裝、調(diào)試和后續(xù)維護(hù)，否則可能導(dǎo)致人身傷害和/或設(shè)備損壞。
• 靜電防護(hù)：評(píng)估或參考板包含對(duì)靜電放電（ESD）敏感的端口和組件，安裝、測(cè)試、維護(hù)或修理時(shí)需采取靜電控制預(yù)防措施，不熟悉相關(guān)程序的人員可參考適用的ESD保護(hù)手冊(cè)和指南。
• 正確應(yīng)用：評(píng)估板應(yīng)用或安裝不當(dāng)可能導(dǎo)致組件損壞或產(chǎn)品壽命縮短，如負(fù)載過小、交流電源供應(yīng)不正確或環(huán)境溫度過高等都可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障。
• 包裝處理：評(píng)估板發(fā)貨時(shí)帶有包裝材料，安裝前需移除，否則可能導(dǎo)致過熱或異常運(yùn)行。

三、關(guān)鍵特性

3.1 硬件配置

評(píng)估板采用了iSSI30R11H和兩個(gè)CoolMOS? IPQC60R010S7 MOSFET，以交流開關(guān)配置呈現(xiàn)。這種配置使得它在測(cè)試iSSI和CoolMOS? S7的開關(guān)性能方面表現(xiàn)出色，但在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，需要額外考慮熱和功率平衡。

3.2 保護(hù)功能

• 過流保護(hù)：具備超快速過流檢測(cè)功能，典型峰值電流達(dá)到35 A時(shí)會(huì)觸發(fā)。檢測(cè)電路通過監(jiān)測(cè)分流電阻Rsh兩端的電壓，經(jīng)過由R3和C6組成的噪聲RC濾波器后，與iSSI30R11H終端CS的固定閾值電壓$V{CS, th}$進(jìn)行比較。最大峰值電流可通過改變分流電阻Rsh來適應(yīng)應(yīng)用要求，公式為$R{sh}=frac{V{CS, th}}{I{pk, max }}$。觸發(fā)過流保護(hù)后，能迅速關(guān)閉功率開關(guān)，如CoolMOS? IPQC60R010S7，支持AC - 15系統(tǒng)測(cè)試。要恢復(fù)正常運(yùn)行，需將VSUP設(shè)為0 V或在邏輯控制輸入INP施加低信號(hào)。
• 過溫保護(hù)：iSSI30R11H為CoolMOS? IPQC60R010S7內(nèi)部的溫度感應(yīng)二極管提供恒定偏置電流$I{TS, bias}$，產(chǎn)生與溫度相關(guān)的正向電壓。該電壓連接到終端TS，與閾值電壓$V{TS, th}$進(jìn)行比較。集成比較器包含持續(xù)時(shí)間為$t_{TS, filter}$的噪聲濾波器，還可通過外部RC濾波器（R4，C7）進(jìn)行補(bǔ)充。觸發(fā)過溫保護(hù)后，同樣能快速關(guān)閉功率開關(guān)，恢復(fù)正常運(yùn)行的條件與過流保護(hù)相同，也可通過外部加熱溫度傳感器強(qiáng)制觸發(fā)。

3.3 開關(guān)性能

評(píng)估板具有快速導(dǎo)通和過流、過溫保護(hù)后快速關(guān)斷的特點(diǎn)，同時(shí)還具備動(dòng)態(tài)米勒鉗位功能，這些特性使得它在開關(guān)性能方面表現(xiàn)優(yōu)異。

四、電氣參數(shù)

4.1 絕對(duì)最大額定值

評(píng)估板上的一些組件和iSSI固態(tài)隔離器有明確的工作條件和最大額定值，以避免損壞單個(gè)部件和整個(gè)評(píng)估板。例如，VSUP的輸入電壓范圍為 - 10 V至3.6 V，INP的輸入電壓范圍為 - 10 V至15 V，HV - AC1和HV - AC2的輸入電壓范圍為 - 320 V至320 V，對(duì)于42 V及以上的電壓，強(qiáng)烈建議在特殊高壓實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下操作。

4.2 工作條件和電源電壓

VSUP的輸入電壓范圍為2.5 V至3.5 V，典型值為3.3 V；INP的輸入電壓范圍為0 V至3.3 V；HV - AC1和HV - AC2的輸入電壓范圍為 - 320 V至320 V，同樣對(duì)于42 V及以上的電壓，需特殊高壓實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。

五、使用步驟

5.1 準(zhǔn)備工作

在開始使用評(píng)估板之前，需要做好以下準(zhǔn)備：

• 準(zhǔn)備一個(gè)低電壓電源，為輸入電源電壓VSUP供電，電流能力至少為25 mA。
• 準(zhǔn)備一個(gè)電源$V{HV}$，與合適的負(fù)載$Z{Load}$串聯(lián)，以便連接HV - AC1和HV - AC2。
• 準(zhǔn)備一個(gè)函數(shù)發(fā)生器，用于控制信號(hào)輸入INP。

5.2 上電步驟

1. 將電源電壓VSUP的 + 3.3 V連接到連接器X2.1，將地GND連接到連接器X2.7。
2. 將數(shù)字脈沖寬度調(diào)制（PWM）發(fā)生器連接到輸入信號(hào)連接器X2.5，將GND連接到連接器X2.9，并確保PWM發(fā)生器的輸出禁用或信號(hào)設(shè)置為低。
3. 將電源$V_{HV}$連接到連接器HV - AC1。
4. 將電源$V{HV}$的地連接到負(fù)載$Z{Load}$的一端，負(fù)載的另一端連接到連接器HV - AC2。
5. 此時(shí)，評(píng)估板即可進(jìn)行開關(guān)評(píng)估。

5.3 安全斷電步驟

1. 關(guān)閉電源$V_{HV}$。
2. 對(duì)直流母線電容器（如果有）進(jìn)行放電，并使用數(shù)字萬用表或示波器檢查直流母線電壓（對(duì)于直流操作）。
3. 關(guān)閉低電壓電源。

六、其他信息

6.1 板載選項(xiàng)

評(píng)估板提供了一些未填充部件實(shí)現(xiàn)的功能選項(xiàng)，如實(shí)現(xiàn)緩沖電路（C11，C12，R7），還可以使用IPQC60T010S7的片上溫度感應(yīng)代替PTC電阻R14，但這需要進(jìn)行一系列操作，包括移除PTC電阻R14和IPQC60R010S7，填充0 ?電阻R9和IPQC60T010S7，并用iSSI30R12H替換iSSI30R11H。

6.2 原理圖與布局

文檔中提供了評(píng)估板的原理圖和布局圖，原理圖展示了組裝組件的電路連接，布局圖則呈現(xiàn)了評(píng)估板的頂層和底層結(jié)構(gòu)，這些信息對(duì)于深入了解評(píng)估板的設(shè)計(jì)和工作原理非常有幫助。

6.3 物料清單

物料清單詳細(xì)列出了評(píng)估板上各個(gè)組件的信息，包括數(shù)量、描述、制造商和部件編號(hào)等，方便我們進(jìn)行組件的識(shí)別和替換。

總之，EVAL - iSSI30R11H評(píng)估板為我們?cè)u(píng)估iSSI30R11H固態(tài)隔離器提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，但在使用過程中，我們一定要嚴(yán)格遵守安全預(yù)防措施，充分了解其電氣參數(shù)和使用步驟，才能更好地發(fā)揮它的性能。大家在使用過程中有沒有遇到過類似評(píng)估板的一些特殊問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。