EVAL-iSSI30R11H评估板：开启无芯变压器先进固态隔离器的评估之旅

在电子设计的领域中，评估板就像是我们探索新器件性能的指南针。今天，我们就来深入了解一下Infineon的EVAL - iSSI30R11H评估板，它主要用于评估iSSI30R11H固态隔离器在应用电路中的产品特性。

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一、评估板概述

1.1 适用人群

这款评估板面向的人群十分广泛。对于想要学习如何使用Infineon的iSSI先进固态隔离器iSSI30R11H的工程师来说，它是绝佳的学习工具；有使用光伏隔离器（PVI）、IGBT和MOSFET设计电路经验的工程师，能借助它进一步拓展设计思路；而开发固态继电器的设计工程师，也能在这块评估板上找到新的灵感。

1.2 设计与测试情况

评估板是基于文档中描述的环境条件设计的，并且也按照文档进行了测试。不过要注意，它在制造、寿命或全范围环境工作条件方面并未经过全面验证，也没有像常规产品那样经过完整的生产测试。所以，它更适合在实验室条件下由专业人员使用。同时，其印刷电路板（PCB）和辅助电路并未针对最终客户设计进行优化。

二、重要注意事项与安全预防

2.1 重要注意事项

评估板和参考板并非商业化产品，仅用于评估和测试。它们可能不符合CE或类似标准，客户需要确保其使用方式符合所在国家的相关要求和标准。此外，客户的技术部门要评估评估板和参考板是否适用于预期应用，并确保使用过程不会对人员或第三方财产造成损害。

2.2 安全预防

这块评估板存在一些潜在的危险，因此有一系列安全预防措施需要我们严格遵守：

• 高压测量：评估板的直流母线电位最高可达1000 VDC，在使用示波器测量电压波形时，必须使用高压差分探头，否则可能导致人身伤害甚至死亡。
• 散热问题：评估或参考板的散热器和器件表面在测试过程中可能会变热，处理时需采取必要的预防措施，以免受伤。
• 专业操作：只有熟悉驱动器、电力电子和相关机械的人员才能对系统进行规划、安装、调试和后续维护，否则可能导致人身伤害和/或设备损坏。
• 静电防护：评估或参考板包含对静电放电（ESD）敏感的端口和组件，安装、测试、维护或修理时需采取静电控制预防措施，不熟悉相关程序的人员可参考适用的ESD保护手册和指南。
• 正确应用：评估板应用或安装不当可能导致组件损坏或产品寿命缩短，如负载过小、交流电源供应不正确或环境温度过高等都可能导致系统故障。
• 包装处理：评估板发货时带有包装材料，安装前需移除，否则可能导致过热或异常运行。

三、关键特性

3.1 硬件配置

评估板采用了iSSI30R11H和两个CoolMOS™ IPQC60R010S7 MOSFET，以交流开关配置呈现。这种配置使得它在测试iSSI和CoolMOS™ S7的开关性能方面表现出色，但在连续运行时，需要额外考虑热和功率平衡。

3.2 保护功能

• 过流保护：具备超快速过流检测功能，典型峰值电流达到35 A时会触发。检测电路通过监测分流电阻Rsh两端的电压，经过由R3和C6组成的噪声RC滤波器后，与iSSI30R11H终端CS的固定阈值电压$V{CS, th}$进行比较。最大峰值电流可通过改变分流电阻Rsh来适应应用要求，公式为$R{sh}=frac{V{CS, th}}{I{pk, max }}$。触发过流保护后，能迅速关闭功率开关，如CoolMOS™ IPQC60R010S7，支持AC - 15系统测试。要恢复正常运行，需将VSUP设为0 V或在逻辑控制输入INP施加低信号。
• 过温保护：iSSI30R11H为CoolMOS™ IPQC60R010S7内部的温度感应二极管提供恒定偏置电流$I{TS, bias}$，产生与温度相关的正向电压。该电压连接到终端TS，与阈值电压$V{TS, th}$进行比较。集成比较器包含持续时间为$t_{TS, filter}$的噪声滤波器，还可通过外部RC滤波器（R4，C7）进行补充。触发过温保护后，同样能快速关闭功率开关，恢复正常运行的条件与过流保护相同，也可通过外部加热温度传感器强制触发。

3.3 开关性能

评估板具有快速导通和过流、过温保护后快速关断的特点，同时还具备动态米勒钳位功能，这些特性使得它在开关性能方面表现优异。

四、电气参数

4.1 绝对最大额定值

评估板上的一些组件和iSSI固态隔离器有明确的工作条件和最大额定值，以避免损坏单个部件和整个评估板。例如，VSUP的输入电压范围为 - 10 V至3.6 V，INP的输入电压范围为 - 10 V至15 V，HV - AC1和HV - AC2的输入电压范围为 - 320 V至320 V，对于42 V及以上的电压，强烈建议在特殊高压实验室环境下操作。

4.2 工作条件和电源电压

VSUP的输入电压范围为2.5 V至3.5 V，典型值为3.3 V；INP的输入电压范围为0 V至3.3 V；HV - AC1和HV - AC2的输入电压范围为 - 320 V至320 V，同样对于42 V及以上的电压，需特殊高压实验室环境。

五、使用步骤

5.1 准备工作

在开始使用评估板之前，需要做好以下准备：

• 准备一个低电压电源，为输入电源电压VSUP供电，电流能力至少为25 mA。
• 准备一个电源$V{HV}$，与合适的负载$Z{Load}$串联，以便连接HV - AC1和HV - AC2。
• 准备一个函数发生器，用于控制信号输入INP。

5.2 上电步骤

1. 将电源电压VSUP的 + 3.3 V连接到连接器X2.1，将地GND连接到连接器X2.7。
2. 将数字脉冲宽度调制（PWM）发生器连接到输入信号连接器X2.5，将GND连接到连接器X2.9，并确保PWM发生器的输出禁用或信号设置为低。
3. 将电源$V_{HV}$连接到连接器HV - AC1。
4. 将电源$V{HV}$的地连接到负载$Z{Load}$的一端，负载的另一端连接到连接器HV - AC2。
5. 此时，评估板即可进行开关评估。

5.3 安全断电步骤

1. 关闭电源$V_{HV}$。
2. 对直流母线电容器（如果有）进行放电，并使用数字万用表或示波器检查直流母线电压（对于直流操作）。
3. 关闭低电压电源。

六、其他信息

6.1 板载选项

评估板提供了一些未填充部件实现的功能选项，如实现缓冲电路（C11，C12，R7），还可以使用IPQC60T010S7的片上温度感应代替PTC电阻R14，但这需要进行一系列操作，包括移除PTC电阻R14和IPQC60R010S7，填充0 电阻R9和IPQC60T010S7，并用iSSI30R12H替换iSSI30R11H。

6.2 原理图与布局

文档中提供了评估板的原理图和布局图，原理图展示了组装组件的电路连接，布局图则呈现了评估板的顶层和底层结构，这些信息对于深入了解评估板的设计和工作原理非常有帮助。

6.3 物料清单

物料清单详细列出了评估板上各个组件的信息，包括数量、描述、制造商和部件编号等，方便我们进行组件的识别和替换。

总之，EVAL - iSSI30R11H评估板为我们评估iSSI30R11H固态隔离器提供了一个全面的平台，但在使用过程中，我们一定要严格遵守安全预防措施，充分了解其电气参数和使用步骤，才能更好地发挥它的性能。大家在使用过程中有没有遇到过类似评估板的一些特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。