EVAL-COOLSIC-2kVHCC评估板：2000V CoolSiC™ MOSFET的理想测试平台

在电力电子领域，工程师们一直在寻找性能更优、可靠性更高的功率器件及测试方案。今天，我们就来深入了解一下英飞凌（Infineon）的EVAL-COOLSIC-2kVHCC评估板，它专为2000V CoolSiC™ MOSFET打造，在测试和评估方面有着出色的表现。

文件下载：Infineon Technologies EVAL-COOLSIC-2KVHCC评估板.pdf

评估板概述

EVAL-COOLSIC-2kVHCC评估板采用了TO - 247PLUS - 4 - HCC封装的2000V CoolSiC™ MOSFET，具备高爬电距离和电气间隙，同时搭配了EiceDRIVER™ 1EDX3紧凑型栅极驱动IC。该评估板还能与外部XMC4400控制板协同工作，提供不同死区时间的双脉冲信号或恒定脉宽调制信号。其用户指南详细介绍了评估板的硬件、图形用户界面（GUI），并给出了使用该评估板进行各种测量任务的详细说明，还通过实际示例展示了MOSFET的性能。

适用人群

这份文档主要面向那些希望在半桥拓扑应用（如太阳能和储能系统）中使用2000V CoolSiC™器件和EiceDRIVER™ 1EDX3紧凑型栅极驱动IC的工程师。

安全注意事项

在使用评估板时，安全是至关重要的。评估板涉及高电压，因此必须严格遵守以下安全警告：

1. 高压测量：评估板的直流母线电位高达1000V，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或死亡。
2. 电容放电：评估板中的直流母线电容在移除主电源后需要时间放电。在对驱动系统进行操作前，需等待几分钟，让电容放电至安全电压水平。显示屏LED变暗并不意味着电容已放电至安全电压。
3. 操作前断电：在断开或重新连接电线、进行维护工作之前，务必先移除或断开驱动的电源，并等待五分钟让母线电容放电。在母线电容放电至零之前，切勿尝试维修驱动。
4. 高温防护：评估板的散热器和器件表面在测试过程中可能会变热，处理评估板时需采取必要的防护措施，以免烫伤。
5. 专业人员操作：只有熟悉驱动、电力电子和相关机械的人员才能对系统进行规划、安装、调试和维护，否则可能导致人身伤害和设备损坏。
6. 静电防护：评估板包含对静电放电（ESD）敏感的部件和组件，安装、测试、维修时需采取静电控制措施，否则可能导致组件损坏。
7. 正确使用：错误的驱动应用、安装或接线可能导致组件损坏或产品寿命缩短，如电机选型过小、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。
8. 移除包装材料：评估板附带的包装材料在安装前需移除，否则可能导致过热或异常运行。

评估板功能与使用

评估板用途

评估板主要作为2000V碳化硅MOSFET（TO - 247 4引脚和TO - 247 2引脚封装）的单一全球测试平台，有助于比较CoolSiC™ MOSFET技术与CoolSiC™二极管的性能。与EVAL - IGBT - 1200V - TO247PLUS相比，它有一些额外的特性，如兼容TO - 247 2引脚封装、可通过电阻将关断电压从0V调整到 - 5V、可调整导通电压、支持外部XMC4400控制板提供双脉冲或恒定PWM信号，以及母线电容可承受1500V母线电压。

系统与功能描述

1. 电路与主要组件：评估板本质上是一个半桥转换器，由两个MOSFET（S1和S2）组成。开关由EiceDriver™ 1EDX3紧凑型驱动IC驱动，适用于高电压和高开关速度的应用。评估板配备了输入和输出电容（$C{in}$和$C{out}$）以及负载电感L，以满足不同的测试需求。散热器可作为高温下开关损耗研究的加热元件，通过功率电阻$R{pow}$和热敏电阻$R{NTC}$可调节和监测散热器温度。
2. 操作模式：评估板可用于多种操作模式，如评估CoolSiC™ MOSFET和二极管组合的开关行为、作为降压或升压转换器等。在进行测量前，需确保板设置正确，避免物理短路或浮动栅极，缓慢增加输入电压并检查电路是否正常工作。
3. 设置调整
   • 封装切换：评估板的特定五引脚插座可适配不同的封装变体，通过连接不同的引脚和构建相应的电阻，可实现TO - 247PLUS 4引脚和TO - 247 2引脚封装的切换。
   • 栅极电压和电阻调整：通过跳线和电位器可控制驱动输出侧的电压，同时可通过焊接修改栅极电阻值。
   • 散热器温度调整：通过连接实验室电源和欧姆表，可调整和监测散热器温度。
   • 双脉冲测试配置：双脉冲测试是计算开关损耗的方法，通过对开关的栅极施加两个连续脉冲来创建关断和导通事件。按照一系列步骤进行操作，可完成双脉冲测试。
   • 效率测量配置：为了全面了解半导体器件的开关行为，需在开关单元内进行测试。将评估板用作降压转换器时，需短路分流电阻、更换散热器和电感，并按照特定步骤进行操作，以完成效率测量。

XMC4400图形用户界面（GUI）

要使用XMC4400进行双脉冲测试，需进行一系列准备工作，包括安装英飞凌开发者中心、XMCTM Flasher软件，设置硬件进行HEX文件编程，以及安装和配置GUI。GUI提供了各种参数设置选项，可用于控制评估板和测试SiC MOSFET在电机驱动应用中的性能。

系统性能测试

1. GUI功能测试：通过一系列步骤进行GUI功能测试，包括安装GUI、对XMC驱动卡进行编程、施加直流电压、检查辅助电源运行情况、插入电感、检查相电流等，以验证评估板的功能。
2. 开关损耗测试：通过设置评估板并使用Rogowski线圈测量电流、电压探头连接PCB适配器，可比较不同条件下的开关损耗。

总结

EVAL - COOLSIC - 2kVHCC评估板为工程师提供了一个全面的测试平台，可用于评估2000V CoolSiC™ MOSFET的性能。在使用过程中，务必严格遵守安全注意事项，正确设置和操作评估板，以确保测试结果的准确性和可靠性。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。