【经验】EPC开发板评估给定GaN FET或IC在常见应用中的性能分析

时间： 2021-11-22 来源：EPC

技术问答

EPC开发板提供了在常见应用中评估eGaN^®FET和IC的机会。例如，EPC9094半桥开发板可以配置为降压或升压转换器。EPC9094采用新发布的EPC2054 200V、43mOhm（Max） eGaN FET，采用1.3x1.3mm²x2引脚WLCSP封装。这种非常小封装的FET的R_DS(on)值非常低，允许它支持来自高压电源的大电流负载。为了演示这种能力把EPC9094开发板修改为降压转换器。使用140V电源时，Spice模拟表明28V/2.5A输出时将提供90%的高效率。选择了VishayIHLP-4040DZET330M11、33μH、4.4A、95mOhm（Max）、10.2x10.8x4mm电感器，它将在500KHz下提供40%的纹波。输出电容器由四个10μF Y5V 50V 1210陶瓷电容器组成。当开关频率在500kHz至375kHz之间变化时，仿真显示纹波电流和整体效率之间存在平衡关系。仿真还表明，调整死区时间以允许从高到低的完全ZVS转换可以最大限度地提高降压转换器的轻负载效率性能。

图1：EPC9094开发板

查看图1中的EPC9094开发板，有多种配置选项和连接方式。电源输入在右侧，电源输出在底部。该板包括输入电源大容量电容。有空间焊接大电感器和您选择的输出电容器。为输入和输出提供电压检测点，以实现高精度效率测量。为栅极驱动器的偏置电源和PWM信号输入提供了额外的基于引脚的连接。

最后，有两个跳线，每个跳线提供三种设置。蓝色跳线通过选择单路/双路PWM输入或独立的高侧和低侧FET PWM输入将电路板配置为降压或升压模式。红色跳线配置死区时间选项。1)无旁路允许开发板的内置死区时间发生器运行，从而为高端和低端FET提供可定制的非对称死区时间。2)DT Bypass表示开发板的死区时间电路被关闭。3)全旁路将两个PWM输入直接重新路由到栅极驱动器输入，没有信号处理延迟。后一种模式特别允许该开发板利用On-Semi的NCP51810/20高压半桥栅极驱动器内置死区时间发生器。最后，有三个正确高度的螺钉安装螺柱，允许将带有TIM材料的散热器可选地连接到EPC2054 FET的顶部，这将大大扩展FET的功率处理范围。

EPC的开发板没有传统的电源端子。但是，香蕉插孔可以很容易地焊接到端子上，如图2所示。对于12V偏置和PWM引脚输入，可以使用钩夹。BNC挂钩夹适配器可用于轻松连接脉冲发生器。

图2：EPC9094连接

图3显示了降压转换器在28V输出和2.5A全负载下工作的开关波形。OnSemi驱动器死区时间设置为40nS，以允许从高到低的全ZVS。开发板设计在全功率和91°C的工作温度下展示了93.3%的峰值效率。当开关频率降低到375kHz时，效率提高到94%，峰值工作温度降低到86.9°C，如图5中的热图像所示。只有高端FET变热。图4显示了375kHz和500kHz效率数值的完整表格和曲线图。

图3：开关波形140 VIN, 28 VOUT, 2.5 A

图4：375kHz和500kHz时的效率和损失曲线图和表格

图5:High Side FET的热成像

本文主要展示了EPC开发板可以很容易地用于评估给定GaNFET或IC在常见应用中的性能，而只需很少的设置工作。将标准EPC9094开发板配置为降压转换器，V_IN为140V，V_OUT为28V/2.5A以评估200VEPC2054 eGaN FET在各种开关频率下的性能。通过设置40ns的死区时间以允许从高到低的全ZVS，转换器能够在全功率下展示94%的效率，同时以375kHz开关频率运行。

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