EPC9115演示板：开启eGaN FET高效应用之旅

在电子工程领域，电源转换技术一直是研究和创新的焦点。今天要给大家介绍的EPC9115演示板，就是一款在电源转换方面具有独特优势的产品，它为我们展示了增强型氮化镓（eGaN）场效应晶体管（FET）在传统拓扑中的卓越性能。

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一、EPC9115演示板概述

EPC9115演示板是一款完全稳压的300 kHz隔离式DC/DC总线转换器，输入电压范围为48 - 60 V，输出为12 V、42 A。它采用了EPC2020（60 V）和EPC2021（80 V）增强型氮化镓场效应晶体管，以及德州仪器的LM5113半桥驱动器和UCC27611低侧驱动器。整个转换器采用传统的硬开关300 kHz隔离式降压转换器拓扑，旨在展示eGaN FET和eGaN驱动器在传统拓扑中所能实现的卓越性能。

虽然完整的转换器适合标准的1/8砖封装，但演示板尺寸更大，方便进行台面评估连接，并且设有各种测试点，便于进行简单的波形测量和效率计算。

二、性能参数

1. 输入输出参数

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
总线输入电压范围	-	48	52	60	V
输出电压	-	11.41	12	12.1	V
输出电流	Ta = 25°C，无强制风冷	-	-	5	A
输出电流	Ta = 25°C，约200 LFM	-	-	35	A
输出电流	Ta = 25°C，约400 LFM	-	-	42	A

2. 频率与效率参数

参数	条件	值	单位
开关频率	-	300	kHz
输出纹波频率	-	600	kHz
峰值效率	48 VIN，30 A IOUT	96.7	%
满载效率	52 VIN，42 A IOUT	96.4	%
满载效率	56 VIN，42 A IOUT	96.3	%
满载效率	60 VIN，42 A IOUT	96.1	%

从这些参数可以看出，EPC9115在不同输入电压和负载条件下都能保持较高的效率，这对于电源转换来说是非常重要的性能指标。大家在实际应用中，是否也会特别关注这些效率参数呢？

三、快速启动步骤

1. 连接电源：在电源关闭的情况下，将输入电源总线连接到VIN+和VIN - 欧式连接器。
2. 添加电压测量：按照图示将输入和输出电压测量连接到提供的开尔文连接点。
3. 连接负载：同样在电源关闭时，根据需要在Vout+和Vout - 欧式连接器之间连接负载，建议使用电阻性或恒流负载。
4. 开启电源：将电源电压调节到所需值，但不要超过VIN的绝对最大电压60 V。
5. 空载测试：测量输出电压，确保板子功能正常且处于空载运行状态。
6. 加载负载：开启有源负载，并将其调整到所需的负载电流，但要保持在最大电流以下（这取决于冷却条件，如果没有强制风冷，负载电流应保持在5 A以下）。
7. 负载测试：如果在中等到满载条件下进行测试，要确保风扇或其他强制对流源能够提供足够的气流（满载运行建议400 LFM）。
8. 参数观察：一旦设备开始运行，在允许的工作范围内调整总线电压和负载电流，观察输出开关行为、效率和其他参数。
9. 关机操作：关机时，请按相反的步骤进行操作。

在进行这些操作时，要注意使用短接地夹或专用探头适配器来准确测量高频内容的开关节点和栅极电压波形，避免使用示波器探头上的长接地引线。同时，要注意EPC9115演示板的初级和次级侧接地是不相连的，在测量多个信号时，要确保它们始终参考相同的“接地”电位，以避免潜在的电路故障或仪器故障。大家在实际操作中有没有遇到过因为接地问题导致的测量不准确呢？

四、电路性能

EPC9115演示电路的设计展示了使用eGaN FET所能实现的尺寸和性能优势。其300 kHz的工作频率比典型的商用1/8砖转换器高50% - 100%。通过图4可以看到52 V输入电压下的典型满载波形，图5则展示了在25 °C、400 LFM（2 m/s）气流下几种输入电压的效率曲线。这些数据都是在转换器达到热稳态后采集的。

五、使用注意事项

1. 功能局限性

EPC9115是一个演示平台，旨在展示eGaN FET在1/8砖应用中的能力。该转换器具有基本的调节和过流保护功能，但通常1/8砖转换器的完整功能集并未实现，特别是没有过压、过温和快速短路保护。因此，该电路主要用于功率级和效率评估。

2. 源和负载要求

建议使用具有低交流和直流阻抗的源来驱动转换器，必要时可添加额外的输入电容。输出端可添加电解电容形式的额外输出电容，最大可达1000 μF，但不建议添加低ESR电容形式的大容量电容。

3. 热管理

EPC9115演示板没有板载热保护。图6展示了稳态满载运行时的热图像。该板适用于在标称室温环境下进行台面评估，并需要强制风冷。在有限功率运行时，也可以在没有强制风冷的情况下运行，但建议EPC9115上的最高温度不超过125 °C。

4. 电气保护

过流保护在室温下的标称值设置为50 A。电流感测采用电感DCR感测方式，因此会随着电感及其温度的变化而产生变化。随着电感温度升高，触发点会降低。此外，EPC9115演示板没有板载输入过压保护，建议在启动转换器时确保输出电压为1V或更低。

六、物料清单

文档中详细列出了EPC9115演示板的物料清单，包括各种电容、电阻、二极管、晶体管、集成电路等元件的型号、数量、参数和制造商信息。这对于想要深入了解该演示板电路设计和进行相关开发的工程师来说非常有帮助。

总之，EPC9115演示板为我们提供了一个很好的平台，让我们能够深入了解eGaN FET在电源转换中的应用和性能。大家在实际项目中是否会考虑使用类似的演示板来进行技术验证和产品开发呢？希望这篇文章能为大家在电源转换技术方面的研究和应用提供一些参考。