【经验】ISL73040SEHEV4Z评估板，演示如何在半桥配置中使用ISL73040SEH和ISL73024SEH

时间： 2019-08-01 来源：Renesas

1. 概述

ISL73040SEHEV4Z 评估板演示了如何使用ISL73040SEH低侧GaN驱动器和ISL73024SEH 200V GaN FET构建半桥功率级驱动器。 ISL73040SEH的栅极驱动电压（VDRV）为4.5V，由内部稳压器产生，可防止栅极电压超过ISL73024SEH GaN FET的最大栅极—源极额定值。 ISL73024SEH是200V的GaN FET，漏极电流7.5A。

1.1评估板主要特点：

•单个PWM输入，用于半桥驱动

•可调节控制死区的时间

•宽开口，支持各种电感器封装

•高开关频率，峰值效率> 95％

•启用/禁用功能

1.2评估板规格：

•VDD = 4.5V至13.2V

•VBUS =高达100V（受GaN FET的VDS限制）

•PWM输入：40kHz至1MHz，占空比= 2％至97％

1.3评估板订购信息：

图 1 ISL ISL73040SEHEV4Z 评估板的框图

2.功能描述

ISL73040SEHEV4Z演示了如何在半桥配置中使用ISL73040SEH和ISL73024SEH。以下部分描述了如何调整给定应用程序的评估板。

2.1 PWM输入

输入信号频率限制在40kHz至1MHz，占空比介于2％和97％之间，从J7输入。该输入设计用于容纳3.3V至10V之间的电压，以与市场上现有的PWM控制器兼容。输入信号被串联送入两个ISL71610M前端，可简化为线圈电阻为128Ω的线圈。 R20和C55控制流入ISL71610M输入线圈的电流。假设输入电压为3.3V，R20设置为150Ω，将进入ISL71610M前端的电流限制为8mA（稳态），C55提供瞬时电流，以便更快地上升和下降。 R22（1MΩ）和C56（100pF）是可选的，可以将输入信号与电源地隔离。

2.2死区时间的控制调整

根据RC充电和放电时间R6 / C54和R5 / C22调节死区时间。 ISL73040SEH具有反相和非反相输入，为上部和下部GaN FET提供互补驱动。 D3和D4通过在关断期间提供较低的电阻，确保仅在高侧和低侧延迟开启时间。通过快速关闭有源GaN FET并延迟无源FET的导通来控制死区时间。选择R和C值，使ISL73040SEH的逻辑阈值的充电和放电时间等于所需的死区时间。理想的RC充放电曲线分别如图2和图3所示：

图2 RC充电曲线

图3 RC放电曲线

最终电容电压为4.5V，因为ISL71610M的VDD与各自栅极驱动器的VDRV相连。由于高侧GaN FET采用反相逻辑信号驱动，导通高端的死区时间取决于RC滤波器从4.5V放电至ISL73040SEH的VIL所需的时间，即 4.5V的31.1％（VIL = 1.对应低侧死区时间的时间常数为0.4721τ。通过选择电容值（在该设计中使用100pF）并计算所需电阻，可以使用等式1和2计算死区时间。

其中t_don是高侧死区时间，单位为秒。

其中t_doff是低侧死区时间，单位为秒。

例如，16ns的t_don（高侧死区时间）和30ns的t_doff（低侧死区时间），得到R5 =635Ω，R6 =137Ω。使用常用的电阻值来近似，则R5 =620Ω，R6 =140Ω。这些计没有考虑高侧/低侧驱动器（U1 / U2）与高侧/低侧隔离器（U3 / U4）之间的传播延迟不匹配的问题，因此电路板上的最终值可能需要调整以达到预期的效果。

2.3快速入门指南

评估电路板需要以下设备：

•总线电源：能够提供100V且具有5A负载电流能力的电源

•偏置电源：电源电压为5V至12V，具有1A负载电流能力

•函数发生器，能够产生高达1MHz的方波，并具有占空比控制功能

•电流负载能力为7A

•数字万用表测量VOUT

2.3.1操作流程

（1）在VBUS和GND（J3 / J4）之间连接总线电源。

（2）在J1和J2之间连接偏置电源。

（3）将功能发生器连接到电路板上的BNC插孔（J7）。

（4）将负载连接到VOUT和GND（J5 / J6）。

（5）将数字万用表连接在VOUT和GND（J5 / J6）之间。

（6）将偏置电源设置为5V和12V之间的任何电压。在此示例中，它设置为5V。

（7）将总线电源设置为100V。

（8）将负载设置在最高7A的位置。评估平台上的电感额定值为10.5A

温度上升20°C，因此7A提供足够的余量。

（9）设置函数发生器输出占空比为28％，频率为500kHz的方波。

（10）将函数发生器输出电压电平设置为VOL = 0.0V和VOH = 3.3V。因为25mA的线圈额定值， PWM电压限制为10V。 U3和U4的输入线圈各自指定为128Ω（最大值）。

（11）打开偏置电源。

（12）打开总线电源。

（13）打开函数发生器输出。

（14）VOUT应约为总线电源电压的28％（本例中为100V）。

（15）打开电子负载。

（16）VOUT降至28V以下。可以修改函数发生器的占空比，使VOUT恢复到28V。

3.ISL73040SEHEV4Z评估板实物

图4 评估板俯视图

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珍珍 Lv7. 资深专家 2019-08-01

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