基于 EiceDRIVER™ 2EDL803x 的半桥降压转换器评估板设计与测试

引言

在电源设计领域，一款性能优良的驱动芯片对于提高电路效率和稳定性至关重要。EiceDRIVER™ 2EDL803x 系列驱动芯片就是这样一款备受关注的产品。本文将详细介绍基于该芯片的半桥降压转换器评估板，包括其功能特点、硬件使用方法、测试结果以及不同 FET 的封装选择等内容，为电子工程师在实际设计中提供参考。

文件下载：Infineon Technologies EVAL_HB_2EDL803X_G3C评估板.pdf

一、EiceDRIVER™ 2EDL803x 芯片概述

EiceDRIVER™ 2EDL803x 属于 EiceDRIVER™ 系列，专为半桥配置下驱动高端和低端 MOSFET 而设计。其浮动高端驱动器能够驱动工作在高达 120 V 自举电压的高端 MOSFET。其中，版本 4 具备完整的 4 A 电流能力，版本 3 提供 3 A 电流能力。高端偏置电压通过集成自举二极管的自举技术生成。该驱动器的输入与 TTL 逻辑兼容，能承受 -10 V 至 20 V 的输入共模摆幅，且独立输入允许分别控制高端和低端域。当高端和低端电源欠压时，欠压锁定（UVLO）功能会强制相应输出为低电平。它有 SON - 8 引脚（4 mm x 4 mm）、SON - 10 引脚（4 mm x 4 mm）和 SON - 10 引脚（3 mm x 3 mm）三种封装形式。

二、评估板简介

2.1 评估板用途

评估板为设计工程师提供了一个测试平台，用于评估 2EDL8034 栅极驱动器的性能，如传播延迟、延迟匹配和上升/下降时间特性等，还能评估周围栅极驱动电路（如外部栅极电阻）对 MOSFET 开关行为的影响。该板配置为开环半桥降压转换器，典型输入电压为 48 V，典型输出电压为 12 V。

2.2 板载英飞凌组件

• EiceDRIVER™ 2EDL8034：作为低端和高端 MOSFET 的半桥驱动器。
• OptiMOS™ 100 V 4 mΩ (BSC040N10NS5)：采用 SuperSO8 封装的功率 MOSFET。

  2.3 典型电气规格

  参数	符号	值	单位
  输入电压	Vin	48	V
  输出电压	Vout	12	V
  输出电流	lout	0 - 8	A
  开关频率	Fsw	200	kHz
  死区时间	DTo, DToff	100	ns
  板尺寸	88.0mm(L)x60.5mm(W)

由于评估板为开环配置，用户可自由调整输入电压（最大 60 V）、输出电压、输出电流、开关频率和死区时间，但需注意不要超过组件的最大电压、电流和温度额定值，必要时提供充足的气流或强制风冷。

三、硬件使用入门

3.1 评估板外观

评估板有顶面和底面，不同版本的板子在连接要求上有所不同，如 EVAL_HB_2EDL803x - G30 板需要 EN 连接。

3.2 连接和测试点

连接/测试点	描述
X1	HI 和 LI PWM 输入
X2	输入 GND
X3	Vout 连接器
X4	Vop 连接器
X5	输出 GND
X6	Vin 连接器
X7*	EN 连接器（仅 EVAL_2EDL803x - G3C 板可用）
+Vin	Vin 感测点
+Vout	Vout 感测点

3.3 快速启动指南

1. 输入 PWM 信号：使用函数发生器通过连接器 X1 输入所需脉冲宽度、死区时间和频率的 PWM 信号（LI 和 HI），确保有足够的死区时间以避免两个 MOSFET 交叉导通。
2. 提供 $V_{DD}$ 电压：使用外部辅助电源通过连接器 X4 提供 8 V 至 17 V 的 $V_{DD}$ 电压。
3. 使能信号（仅 2EDL803x - G3C）：通过连接器 X7 提供 3 V 至 $V_{DD} + 0.3 V$ 的使能信号，其他驱动器无需使能信号。
4. 提供 $V_{in}$ 电压：使用外部电源通过连接器 X6（$V{in}$）和 X2（GND）提供 48 V（最大 60 V）的 $V{in}$ 电压。若仅验证栅极驱动器 IC 特性（如传播延迟），则无需提供 $V_{in}$ 电压，此时需将 HS 引脚短接到 GND 以提供自举电容的充电路径。
5. 连接 $V_{out}$：通过连接器 X3（$V{out}$）和 X5（GND）将 $V{out}$ 连接到电子负载，并将输出电流增加到最大 8 A，注意不要超过电感器的饱和极限。
6. 测量信号：使用低压单端探头测量栅极驱动器的 $V_{DD}$、LI、HI、LO 和 HS 引脚，使用低压差分探头测量 HO - HS 和 HB - HS。探头环路应尽可能短，以避免感应振铃，并将探头放置在驱动器引脚附近以确保准确测量驱动器性能。
7. 关闭电源：先关闭负载，再关闭输入电压电源，对于 2EDL80x - G3C 还需关闭使能信号，最后关闭驱动器偏置电源。

四、测试结果

4.1 传播延迟测试

在 $V{DD}=12 V$、$V{in}=48 V$、$C_{load}=4.1 nF$ 的条件下，测量了低侧和高侧驱动器的下降和上升传播延迟：

• LI - LO 下降传播延迟为 33.6 ns，上升传播延迟为 34.7 ns。
• HI - HO 下降传播延迟为 34.3 ns，上升传播延迟为 33.5 ns。

  4.2 波形测试

  在 $V{in}=48 V$、$V{DD}=12 V$、占空比为 23%、$F{sw}=200 kHz$、负载为 8 A、环境温度 $T{A}=25^{circ}C$ 的条件下，得到了高端和低端输出波形以及开关节点波形。

五、不同 FET 的封装选择

评估板允许用户测试不同封装的 FET 与驱动 IC 的性能。以下是板上支持的所有 FET 封装：	封装	参考标识	首选 FET	对应图
PG - TDSON - 8 - 1 (SuperS08)	Q1 和 Q2	BSC040N10NS5	图 7
TO263 - 7 - 3	Q3 和 Q10	IPB032N10N5	图 8
PG - HSOF - 8 - 1	Q4 和 Q9	IPTO20N10N3	图 9
PG - HSOG - 8 - 1	Q5 和 Q8	IAUS300N10S5N014	图 10
PG - HDSOP - 16 - 2	Q6 和 Q7	IAUS260N10S5N019T	图 11

六、附录

6.1 原理图

提供了 EVAL_HB_2EDL803x - G3C、EVAL_HB_2EDL803x - G4B 和 EVAL_HB_2EDL803x - G4C 三种评估板的原理图。

6.2 布局图

展示了三种评估板的布局图。

6.3 物料清单（BOM）

详细列出了评估板上各元件的设计标识、值、零件描述、封装、制造商和制造商订单号等信息。

总结

通过对基于 EiceDRIVER™ 2EDL803x 的半桥降压转换器评估板的介绍，我们可以看到该评估板为工程师提供了一个全面的测试平台，能够方便地评估驱动芯片的性能以及不同 FET 的适配情况。在实际设计中，工程师可以根据具体需求选择合适的参数和 FET 封装，同时要注意遵循操作指南，确保组件的安全和正常运行。大家在使用过程中有没有遇到过类似评估板的问题呢？欢迎在评论区分享交流。