驱动650V CoolGaN™ GIT G5用于电机控制应用：IFX SOI EiceDRIVER™驱动器的探索

在电机控制应用领域，如何高效、安全地驱动功率开关器件是工程师们关注的重点。今天，我们将深入探讨英飞凌（Infineon）的EVAL - 2EDGAN - INV - 1KW评估板，它在驱动650V CoolGaN™ GIT G5方面表现出色，搭配IFX SOI EiceDRIVER™驱动器，为电机控制带来了新的解决方案。

文件下载：Infineon Technologies EVAL-2EDGaN-INV-1KW 评估板.pdf

一、重要提示与安全注意事项

1. 评估板性质

英飞凌的评估板和参考板主要用于演示和评估，并非商业化产品。在设计时虽考虑了环境条件，但未针对安全要求、全工作温度范围或使用寿命进行全面测试，也不满足CE等标准。用户需确保其使用符合所在国家的相关要求和标准。

2. 安全警示

这些评估板存在诸多安全风险，如直流母线电容放电时间长，在测试时与电网输入连接等。因此，在操作前必须等待5分钟让电容放电至安全电压，测量电压波形时需使用高压差分探头，进行维护工作前要先切断电源并等待电容放电至零。同时，只有熟悉相关设备和技术的人员才能进行系统的规划、安装、调试和维护，并且在操作过程中要注意静电防护。

二、系统与功能描述

1. 整体架构

EVAL - 2EDGAN - INV - 1KW评估板通过将交流电源整流建立VBUS电压，从该电压生成辅助电源。其中，VDD辅助电源由CoolSET™ ICE5BR4780BZ提供，5V电源由LDO TLE42754D提供。VDD用于栅极驱动器2ED21064S06J，5V用于栅极关断发生器电路和MCU供电。

2. 关键参数

参数	规格
Vin	180至264 VDC
POUT	1000W
输出电机电流	3.2 Arms
开关频率	7 - 16 kHz
dVs/dt	最大10 V/ns @3.2 Arms

3. 各模块功能

（1）连接器与跳线

评估板上有多个连接器和跳线，用于连接不同的电源和信号。例如，J1和J2用于连接交流或VBUS电压，J3用于连接iMotion MADK M1接口，J4可用于提供外部VDD电源，J6用于连接三相电机。跳线JP1和JP2在使用外部VDD电源时需要移除。

（2）栅极驱动器

采用EiceDRIVER™ 2ED21064S06J，适用于电机控制，能满足dVs / dt < 10 V/ns的要求。

（3）栅极关断发生器

具备过流保护功能，通过特定的公式计算过流阈值，当电流超过阈值时可关断栅极，保护电路安全。

（4）辅助电源发生器

使用CoolSET™ ICE5BR4780BZ生成辅助电源（VDD）。它是英飞凌第5代固定频率CoolSET™系列的一部分，高度集成了电流模式控制器和800V CoolMOS™超结MOSFET，支持多种拓扑结构，具有集成误差放大器、宽输入电压范围支持、多种保护功能和频率抖动等优点，能有效提高转换器的效率和性能。

（5）CoolGaN™功率开关

IGLD65R055D2 CoolGaN™晶体管具有增强模式、超快开关速度、无反向恢复电荷、能够反向导通、低栅极和输出电荷、优异的换向鲁棒性、2 kV HBM ESD标准等优点，适用于从消费电子到工业应用的广泛领域。

三、原理图与布局

1. 原理图

包含连接器、整流器、栅极关断发生器、半桥和辅助电源等部分的原理图，展示了各模块之间的连接关系。

2. 布局

给出了评估板的顶层和底层PCB布局图，以及详细的物料清单（BOM），包括各种电容、电感、电阻、二极管、连接器、晶体管、驱动器等元件的规格和型号。

四、系统性能

1. 波形与图表

通过低侧栅极电压波形图、蝴蝶图等展示了系统在不同条件下的性能，如不同的VDD电压、VBUS电压、开关频率等对电流和电压的影响。

2. 温度测试

在不同的工作频率下，对IGLD65R055D2 CoolGaN™晶体管进行了温度测试，结果显示随着频率的增加，晶体管的温度也会升高。

在实际应用中，工程师们需要根据具体的需求和场景，合理选择和调整这些参数和模块，以实现最佳的电机控制效果。同时，一定要严格遵守安全注意事项，确保自身和设备的安全。你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。