EPC9101演示板：高頻高效降壓轉(zhuǎn)換器的快速上手指南

在電力電子領(lǐng)域，高效、高頻的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)一直是工程師們追求的目標(biāo)。EPC9101演示板作為一款展示eGaN FETs和eGaN驅(qū)動(dòng)器性能的產(chǎn)品，為我們提供了一個(gè)很好的研究和實(shí)踐平臺。今天，我們就來深入了解一下這款演示板。

文件下載：EPC9101.pdf

一、EPC9101演示板概述

EPC9101演示板是一款輸出電壓為1.2V、最大輸出電流為20A、輸入電壓范圍在8V至24V之間的1MHz降壓轉(zhuǎn)換器。它采用了EPC2014和EPC2015增強(qiáng)型（eGaN?）場效應(yīng)晶體管（FETs），以及德州儀器的LM5113 eGaN FET專用集成電路驅(qū)動(dòng)器。需要注意的是，該演示板并非參考設(shè)計(jì)，而是用于展示eGaN FETs和eGaN驅(qū)動(dòng)器協(xié)同工作所能達(dá)到的性能。

演示板尺寸為3英寸見方，包含一個(gè)全閉環(huán)降壓轉(zhuǎn)換器。功率級采用單面設(shè)計(jì)，位于20mm x 11mm的區(qū)域內(nèi)，包含驅(qū)動(dòng)器、eGaN FETs、總線電容和輸出電感。此外，板上還有各種探測點(diǎn)，方便進(jìn)行簡單的波形測量和效率計(jì)算。

二、性能參數(shù)

注：最大輸出電流受散熱因素限制，需要200 LFM強(qiáng)制風(fēng)冷。

從這些參數(shù)中，我們可以看到EPC9101在不同輸入電壓和負(fù)載電流下的效率表現(xiàn)。大家可以思考一下，這些效率數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中會對系統(tǒng)的整體性能產(chǎn)生怎樣的影響呢？

三、快速啟動(dòng)步驟

EPC9101演示板易于設(shè)置，可用于評估EPC2014和EPC2015 eGaN FETs以及LM5113驅(qū)動(dòng)器的性能。以下是具體的操作步驟：

1. 關(guān)閉電源，按圖示將輸入電源總線連接到(V_{IN})和GND香蕉插孔之間。
2. 關(guān)閉電源，按需求將有源（恒流）負(fù)載連接到(V_{OUT})和GND香蕉插孔之間。
3. 打開電源，將電源電壓調(diào)至所需值（(V_{IN})不得超過絕對最大電壓24V）。
4. 測量輸出電壓，確保板子功能正常且處于空載運(yùn)行狀態(tài)。
5. 打開有源負(fù)載，將負(fù)載電流調(diào)至所需值，但不要超過最大電流（20A）。
6. 設(shè)備運(yùn)行后，在允許的工作范圍內(nèi)調(diào)整總線電壓和負(fù)載電流，觀察輸出開關(guān)行為、效率和其他參數(shù)。
7. 關(guān)機(jī)時(shí)，按相反步驟操作。

在測量高頻內(nèi)容的開關(guān)節(jié)點(diǎn)柵極電壓時(shí)，要注意避免使用長接地線。建議使用高帶寬（≥ 500MHz）探頭和高帶寬示波器（≥ 1GHz）進(jìn)行測量。另外，前沿和后沿的死區(qū)時(shí)間已設(shè)置為實(shí)現(xiàn)最佳滿載效率，不建議進(jìn)行調(diào)整，但如果需要調(diào)整，可以自行承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，將R21和R22替換為電位器P1和P2，并在調(diào)整時(shí)監(jiān)測輸入電流和開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓，以確定調(diào)整的效果。同時(shí)，在設(shè)備運(yùn)行期間，切勿探測LM5113的輸入引腳，因?yàn)樘筋^電容會改變設(shè)備的時(shí)序。

四、電路性能

EPC9101演示電路旨在展示使用eGaN FETs在1MHz工作頻率下，對于高達(dá)24V或更高的電源電壓所能實(shí)現(xiàn)的尺寸和性能。由于板上包含閉環(huán)控制器，因此在進(jìn)行效率測量時(shí)，必須將相關(guān)損耗也考慮在內(nèi)。還可以為EXTVCC引腳提供一個(gè)單獨(dú)的5V穩(wěn)壓電源，以進(jìn)一步提高效率，這樣可以去除輸入電源的相關(guān)轉(zhuǎn)換損耗（LDO損耗），但控制器和柵極驅(qū)動(dòng)損耗仍然存在。

五、散熱考慮

EPC9101演示板在穩(wěn)態(tài)滿載運(yùn)行時(shí)的熱成像圖顯示，該演示板適用于在低環(huán)境溫度下進(jìn)行臺式評估，并在高電流時(shí)需要強(qiáng)制風(fēng)冷。使用時(shí)要注意，不要超過絕對最大管芯溫度125°C，并確保電路中的其他組件在其工作范圍內(nèi)。此外，該演示板板上沒有任何電流或熱保護(hù)功能。

六、物料清單

該演示板的物料清單包含了各種電容、電阻、二極管、電感、集成電路等組件，詳細(xì)信息可參考文檔中的表格。大家在實(shí)際使用時(shí)，可以根據(jù)需求對一些可選組件進(jìn)行調(diào)整。

七、注意事項(xiàng)

EPC9101演示板僅用于產(chǎn)品評估目的，不適合商業(yè)用途。作為評估工具，它未設(shè)計(jì)用于符合歐盟電磁兼容性指令或任何其他此類指令或法規(guī)。由于電路板的構(gòu)建有時(shí)會受到產(chǎn)品供應(yīng)的影響，因此電路板可能包含不符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的組件或組裝材料，EPC不保證所購買的電路板100%符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，EPC對應(yīng)用協(xié)助、客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)、軟件性能或任何專利或其他知識產(chǎn)權(quán)的侵權(quán)不承擔(dān)任何責(zé)任，并且有權(quán)隨時(shí)更改電路和規(guī)格，而無需事先通知。

通過對EPC9101演示板的介紹，相信大家對這款產(chǎn)品有了更深入的了解。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)其性能特點(diǎn)和操作步驟，更好地發(fā)揮其優(yōu)勢，為我們的電源設(shè)計(jì)提供參考。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。