الأجهزة التناظرية EVAL-LT8418-BZ محرك GaN نصف الجسر 100 فولت مع دليل مستخدم مفتاح Bootstrap الذكي المتكامل

إيفال-LT8418-BZ

 

الوصف العام

تتميز دائرة التقييم EVAL-LT8418-BZ بوجود LT8418 الذي يقود جهازي FETs من نيتريد الغاليوم (eGaN) بجهد 100 فولت في تكوين نصف جسر. تم تحسين الدائرة كمحول باك، ولكن يمكن استخدامها كمحول دفعة أو طوبولوجيات محول أخرى تتكون من نصف جسر. يمكن أن توفر دائرة التقييم ما يصل إلى 10 أمبير مع الإدارة الحرارية الجيدة.

يلزم وجود إشارة PWM خارجية واحدة أو اثنتين لتشغيل اللوحة، اعتمادًا على التكوين. في إعداد الإدخال الفردي، يتم استخدام دائرة الوقت الميت الموجودة على اللوحة لتوليد الإشارة التكميلية وضبط الوقت الميت. يتم تجاوز دوائر الوقت الميت في إعداد الإدخال المزدوج.

يتمتع برنامج التشغيل LT8418 بمحركات سحب قوية 0.2Ω و0.6Ω تعمل على تشغيل اثنين من GaN FETs بقدرة 100 فولت. كما أنه يدمج أيضًا مفتاح تمهيد متكامل ذكي لإنشاء مجلد تمهيد متوازنtage من VCC مع الحد الأدنى من حجم التسربtagه. يوفر LT8418 برامج تشغيل بوابة مقسمة لضبط معدلات تشغيل وإيقاف تشغيل GaN FETs لقمع الرنين وتحسين أداء EMI.

تصميم fileتتوفر قطع غيار لهذه اللوحة الدائرة.

 

ملخص الأداء (TA = 25 درجة مئوية)

 

1. الحد الأقصى لحجم الإدخالtage يعتمد على التحميل الاستقرائي. يجب أن يظل الحد الأقصى لرنين عقدة التبديل أقل من 100 فولت لـ EPC2204.
2. يعتمد الحد الأقصى لتيار الخرج على درجة حرارة EPC2204 FET، المتأثرة بتردد التبديل، وحجم الإدخالtagه ، الإخراج المجلدtagه، والإدارة الحرارية. تأكد من مراقبة درجة حرارة القالب عند ضبط تيار الإخراج.
3. في ترددات التبديل العالية، تكون خسارة التبديل هي المهيمنة. مجلد الإدخالtagيجب تقليل e والتيار الناتج لمنع ارتفاع درجة حرارة GaN FETs.

 

إجراءات البدء السريع

دائرة التقييم EVAL-LT8418-BZ عبارة عن دائرة طاقةtage يستخدم لتقييم أداء LT8418. انظر الشكل 1 للتعرف على الإعداد المناسب لمعدات القياس واستخدم الإجراء التالي:

1. مع إيقاف تشغيل الطاقة، قم بتوصيل مصدر طاقة الإدخال باللوحة من خلال طرفي VIN وGND. قم بتوصيل مصدر الطاقة الإضافي بمحطات AUX INPUT وGND. قم بتوصيل الحمل إلى محطات VOUT وGND. قم بتوصيل مخرج مولد الوظيفة إلى دبابيس INT وGND للرأس J1.
2. قم بتشغيل مصدر الطاقة المساعد عند 6 فولت.
3. اضبط مولد الوظيفة لإخراج دورة عمل 5 فولت، 1 ميجاهرتز، 50%، شكل موجة نبض إخراج عالي Z.
4. قم بتشغيل مصدر طاقة الإدخال عند 0 فولت، حد 7 أمبير. زيادة المجلدtagه ببطء إلى 48V.
5. التحقق من مستوى الصوت الناتج الصحيحtage، والذي يجب أن يكون 24 فولت (±5%).
6. بمجرد الحصول على حجم الإخراج المناسبtagتم إنشاء البريد ، وضبط مجلد الإدخالtage وتحميل التيار ضمن نطاق التشغيل، ومراقبة إشارات البوابة، وتبديل العقدة المجلدtagه ، المجلدtagتموج، والكفاءة، وغيرها من المعالم.

ملحوظة: عند فحص إشارات البوابة أو عقدة التبديل، يوصى باستخدام الزنبرك الأرضي لتجنب الحث الطفيلي في الرصاص الأرضي الطويل. قياس حجم الإدخال أو الإخراجtagتموج عن طريق لمس طرف المسبار مباشرة عبر محطات VIN (J2) و GND (J3) أو VOUT (J4) و GND (J5).

الشكل 1. اتصالات لوحة EVAL-LT8418-BZ في وضع التحكم بإدخال PWM أحادي

 

حجم الإخراجtagه والطاقة

يمكن تكوين EVAL-LT8418-BZ إما كمحول باك أو محول معزز، أو طبولوجيا محول أخرى تتكون من نصف جسر مع الحد الأقصى لحجم الإدخال والإخراجtag80 فولت. ومع ذلك، تم تصميم المحول بشكل مثالي لتحويل 48VIN إلى 24VOUT عند 1 ميجا هرتز، مما يوفر ما يصل إلى 10 أمبير مع مشتت حراري أو تدفق هواء قسري. عند التحميل الكامل مع تدفق الهواء القسري، على الرغم من أن اللوحة يمكنها توفير 240 واط، فإن FET العلوي يسخن بشكل ملحوظ. لذلك، يوصى باستخدام المشتت الحراري إذا كان من المتوقع حدوث حالة التشغيل هذه على مدى فترة طويلة. يرجى مراجعة قسم "الاعتبارات الحرارية" لمزيد من التفاصيل حول استخدام المشتت الحراري.

يمكن تعديل نسبة التحويل عن طريق تغيير دورة التشغيل لإشارة (إشارات) دخل PWM، بينما يتم ضبط تردد التحويل بواسطة تردد إشارة دخل PWM. لتحسين كفاءة المحول عند مواصفات طاقة مختلفة، يجب تغيير حجم محاثات مكونات الطاقة السلبية ومكثفات الإدخال/الإخراج بشكل مناسب. يجب أيضًا تعديل الأوقات الميتة لتقليل الخسارة أثناء الوقت الميت. يوضح الشكل 3 والشكل 4 كفاءة المحول مقابل تيار الحمل في ظروف التشغيل المختلفة.

 

إعداد LDO

يتم استخدام LDO (U3) لتزويد الطاقة إلى LT8418 ودوائر الوقت الميت. حجم الإخراجtagتم ضبط e VCC الخاص بـ LDO على 5V في التكوين الافتراضي، ولكن يمكن تعديله عن طريق تغيير قيم R2 وR4. تأتي طاقة الإدخال لـ U3 إما من مصدر طاقة مساعد افتراضي، AUX INPUT، يتراوح من 5.5 فولت إلى 80 فولت، أو مباشرة من مصدر طاقة الإدخال الخاص باللوحة، والذي يمكن تحديده عن طريق تغيير موضع وصلة العبور JP1.

 

وضع التحكم

دائرة EVAL-LT8418-BZ عبارة عن محول نصف جسر مفتوح الحلقة بدون شبكة تغذية مرتدة وحلقة تحكم. ومن ثم، تتطلب اللوحة إشارتين PWM متكاملتين لتشغيل أطراف INT وINB الخاصة بـ LT8418. تأتي هذه الإشارات إما من إشارة PWM خارجية واحدة (في وضع إدخال PWM فردي) أو اثنتين (في وضع إدخال PWM مزدوج) مقدمة من مولد وظيفة أو وحدة تحكم دقيقة.

يعد وضع إدخال PWM الفردي هو نظام التحكم الافتراضي للوحة التقييم هذه. في هذا الوضع، يتم توصيل مخرج PWM واحد فقط لمولد الوظيفة بالرأس J1، كما هو موضح في الشكل 1. يتم ربط الطرف الموجب بالدبوس الموجود في أقصى اليسار (المسمى INT)، بينما يتم ربط الطرف السالب بالدبوس الأوسط ( المسمى GND).

وبدلاً من ذلك، يمكن تطبيق إشارتي PWM منفصلتين على الرأس J1 للتحكم في أطراف INT وINB بشكل مستقل في وضع إدخال PWM المزدوج. لتمكين وضع التحكم هذا، يلزم إجراء بعض التعديلات على مستوى المكونات لتجاوز مرشحات RC. على وجه التحديد، يجب إزالة R5 ويجب تقصير R7 وR3 وR6 بمقاومات 0Ω. يتم تطبيق الجوانب الإيجابية لمدخلات INT وINB على الطرف الموجود في أقصى اليسار (المسمى INT) والدبوس الموجود في أقصى اليمين (المسمى INB) للرأس J1، على التوالي. نظرًا لأن دوائر الوقت الميت لم تعد تولد أوقاتًا ميتة بين إشارات الإدخال INT وINB، يجب التحكم الدقيق في وضع التحكم هذا لمنع وقوع حادث إطلاق نار. يسرد الجدول 1 تكوينات الدائرة لوضعي التحكم.

الجدول 1. تكوينات الدوائر لأوضاع التحكم

1. التكوين الافتراضي
2. يمكن تغيير قيمة المقاومة لضبط الوقت الميت

 

الوقت الميت

في وضع التحكم بمدخل PWM أحادي، يتم تحديد الأوقات الميتة لإشارات البوابة بواسطة دوائر الوقت الميت التي تتكون من عاكسين ومرشحات RC. يتم أولاً عكس إشارة إدخال PWM وتقسيمها إلى إشارتين متكاملتين بواسطة عاكس Schmitt-trigger U2. يتم بعد ذلك تأخير الإشارتين بواسطة مرشحات RC، مما يؤدي إلى ضبط الأوقات الميتة قبل أن يتم عكسها مرة أخرى بواسطة عاكس آخر U4. يتم تطبيق هاتين الإشارتين الناتجتين على أطراف INT وINB التي تقود LT8418. تم تحسين الأوقات الميتة الافتراضية على اللوحة لظروف تشغيل 48VIN و24VOUT و1MHz fSW و10A IOUT. ومع ذلك، يمكن تعديل الأوقات الميتة عن طريق تغيير قيم R3 وR6 لتقييم تأثير الوقت الميت على الكفاءة. عند تغيير الأوقات الميتة، يجب اتخاذ تصميم دقيق لتجنب حالة التسرب. يوضح الشكل 2 العلاقة بين قيم المقاومات والأوقات الميتة بين إشارات INT وINB.

الشكل 2. الأوقات الميتة مقابل قيم المقاوم

 

اعتبارات حرارية

عند ترددات التحويل العالية وطاقة الخرج العالية، يجب توخي الحذر لمنع ارتفاع درجة حرارة وحدات GaN FETs. من أجل إدارة حرارية أفضل، تم تجهيز EVAL-LT8418-BZ بأربعة فواصل ميكانيكية يمكن استخدامها لتوصيل المشتت الحراري (527-45AB) بالطبقة السفلية. منذ كل عالية المواليةfile يتم وضع المكونات على الطبقة العليا، ويتم وضع المشتت الحراري بسهولة على الطبقة السفلية مقابل سطح GaN FETs وLT8418. يجب إدخال وسادة حرارية وموزعة حرارية (4051100100017) أسفل المشتت الحراري لضمان الاتصال الجيد وتحسين التبديد الحراري.

 

اعتبارات القياس

يوصى باستخدام مسبار تفاضلي عالي السرعة مثل مسبار IsoVu من Tektronix لقياس حجم البوابة ذات الجانب العاليtagه في رأس TP10. يحتوي على عناصر طفيلية منخفضة، ومناسبة لقياس الأشكال الموجية عالية التردد. يوصى باستخدام مجسات سلبية ذات سعة طفيلية منخفضة مع نوابض أرضية لقياس الحجمtagه في العقد الأخرى. تم تجهيز مآخذ التثبيت على السطح (TP1-TP7) على الطبقة العليا لسهولة الفحص.

 

أداء

 

قائمة المواد

 

تخطيطي

الشكل 17. التخطيطي EVAL-LT8418-BZ

تفترض الأجهزة التناظرية استخدامها، ولا تتعلق بأي انتهاكات لبراءات الاختراع أو حقوق أخرى لأطراف ثالثة قد تنجم عن استخدامها. المواصفات عرضة للتغيير دون إشعار. لا يتم منح أي ترخيص، سواءً كان صريحًا أو ضمنيًا، بموجب أي حق من حقوق براءات الاختراع أو حقوق الطبع والنشر أو حق عمل القناع أو أي حقوق ملكية فكرية أخرى لشركة ADI تتعلق بأي مجموعة أو آلة أو عملية يتم فيها توفير جميع المعلومات الواردة في منتجات ADI "كما هي" "دون تمثيل أو ضمان. لا توجد مسؤولية أو يتم استخدام الخدمات. العلامات التجارية والعلامات التجارية المسجلة هي ملك لأصحابها.
Analog.com

 

اقرأ المزيد عن هذا الدليل وقم بتنزيل ملف PDF:

المستندات / الموارد

الأجهزة التناظرية EVAL-LT8418-BZ محرك GaN بنصف الجسر بقدرة 100 فولت مع مفتاح Bootstrap الذكي المتكامل [بي دي اف] دليل المستخدم EVAL-LT8418-BZ مشغل GaN بنصف الجسر 100 فولت مع مفتاح Bootstrap الذكي المتكامل، EVAL-LT8418-BZ، مشغل GaN بنصف الجسر 100 فولت مع مفتاح Bootstrap الذكي المتكامل، مفتاح Bootstrap الذكي المتكامل، مفتاح Bootstrap

مراجع

• دليل المستخدم