ANALOG DEVICES EVAL-LT8418-BZ Controlador GaN de medio puente de 100 V con interruptor de arranque integrado inteligente Guía de usuario

O circuíto de avaliación EVAL-LT8418-BZ presenta o LT8418 que conduce dous FET de nitruro de galio (eGaN) mellorado de 100 V nunha configuración de media ponte. O circuíto está optimizado como un conversor buck, pero pódese usar como un conversor boost ou outras topoloxías de conversor consistentes nunha media ponte. O circuíto de avaliación pode entregar ata 10A cunha boa xestión térmica.

Requírense un ou dous sinais PWM externos para controlar a placa, dependendo da configuración. Na configuración de entrada única, utilízase o circuíto de tempo morto da placa para xerar o sinal de complemento e establecer o tempo morto. O circuíto de tempo morto é omitido na configuración de entrada dual.

O controlador LT8418 ten potentes controladores pull-down de 0.2Ω e 0.6Ω que conducen dous FET GaN de 100V. Tamén integra un interruptor de arranque integrado intelixente para xerar un vol de arranque equilibradotage de VCC cun volume mínimo de abandonotage. O LT8418 proporciona controladores de porta divididas para axustar as taxas de activación e desactivación dos FET GaN para suprimir o timbre e optimizar o rendemento EMI.

Deseño files para esta placa de circuíto están dispoñibles.

Resumo do rendemento (TA = 25 °C)

Vol. Máximo de entradatage depende da carga indutiva. O toque máximo do nodo do interruptor debe manterse por debaixo de 100 V para EPC2204.
A corrente de saída máxima depende da temperatura do FET EPC2204, afectada pola frecuencia de conmutación, o volumen de entradatage, saída voltage, e xestión térmica. Asegúrese de controlar a temperatura da matriz ao configurar a corrente de saída.

A altas frecuencias de conmutación, a perda de conmutación é dominante. Vol de entradatage debe reducirse a corrente de saída para evitar o sobrequecemento dos FET de GaN.

Procedemento de inicio rápido

O circuíto de avaliación EVAL-LT8418-BZ é un s de potenciatage usado para avaliar o rendemento do LT8418. Consulte a Figura 1 para a configuración adecuada do equipo de medida e use o seguinte procedemento:

Coa alimentación apagada, conecte a fonte de alimentación de entrada á placa a través dos terminais VIN e GND. Conecte a fonte de alimentación auxiliar aos terminais AUX INPUT e GND. Conecte a carga aos terminais VOUT e GND. Conecte a saída do xerador de funcións aos pines INT e GND da cabeceira J1.
Conecte a fonte de alimentación auxiliar a 6V.
Establece o xerador de funcións para emitir unha forma de onda de pulso de saída de 5V, 1MHz, 50% de ciclo de traballo e saída de Z alta.

Conecte a fonte de alimentación de entrada ao límite de 0V, 7A. Aumentar o voltage lentamente ata 48V.
Comprobe o volume de saída adecuadotage, que debe ser de 24 V (±5%).

Unha vez que a saída adecuada voltage establécese, axuste o vol de entradatage cargar a corrente dentro do rango de funcionamento, e observar os sinais da porta, cambiar o nodo voltage, voltage ondulación, eficiencia e outros parámetros.

NOTA: Ao probar os sinais da porta ou o nodo de conmutación, recoméndase usar o resorte de terra para evitar a inductancia parasitaria no cable de terra longo. Mida o volume de entrada ou saídatagA onda tocando a punta da sonda directamente a través dos terminais VIN (J2) e GND (J3) ou VOUT (J4) e GND (J5).

Figura 1. Conexións da placa EVAL-LT8418-BZ no modo de control de entrada única PWM

Vol. De saídatage e Poder

O EVAL-LT8418-BZ pódese configurar como un conversor buck ou boost, ou outras topoloxías de conversor que consisten nunha media ponte con volume máximo de entrada e saída.tagé de 80 V. Non obstante, o conversor está deseñado de forma óptima para converter 48VIN en 24VOUT a 1MHZ, entregando ata 10A cun disipador de calor ou fluxo de aire forzado. A carga completa con fluxo de aire forzado, aínda que a placa pode ofrecer 240 W, o FET superior quéntase significativamente. Polo tanto, recoméndase un disipador de calor se se espera esta condición de funcionamento durante un período prolongado. Consulte a sección "Consideracións térmicas" para obter máis detalles sobre o uso dun disipador de calor.

A relación de conversión pódese axustar cambiando o ciclo de traballo dos sinais de entrada PWM, mentres que a frecuencia de conmutación está establecida pola frecuencia do sinal de entrada PWM. Para optimizar a eficiencia do conversor nunha especificación de potencia diferente, os indutores dos compoñentes de potencia pasiva e os capacitores de entrada/saída deben redimensionarse adecuadamente. Tamén se deben axustar os tempos mortos para minimizar a perda durante o tempo morto. As figuras 3 e 4 mostran a eficiencia do convertidor fronte á corrente de carga en diferentes condicións de funcionamento.

Configuración LDO

Utilízase un LDO (U3) para subministrar enerxía ao LT8418 e aos circuítos de tempo morto. A saída voltagO VCC do LDO está configurado en 5V na configuración predeterminada, pero pódese axustar cambiando os valores R2 e R4. A potencia de entrada de U3 provén dunha fonte de alimentación auxiliar predeterminada, AUX INPUT, que varía de 5.5 V a 80 V, ou directamente da fonte de alimentación de entrada da placa, que se pode seleccionar cambiando a posición do puente JP1.

Modo de control

O circuíto EVAL-LT8418-BZ é un conversor de media ponte en bucle aberto sen rede de retroalimentación e bucle de control. Polo tanto, a placa require dous sinais PWM complementarios para controlar os pinos INT e INB do LT8418. Estes sinais proveñen dun (en modo de entrada de PWM única) ou de dous (en modo de entrada de PWM dual) sinais PWM externos proporcionados por un xerador de funcións ou un microcontrolador.

O modo de entrada única PWM é o esquema de control predeterminado desta placa de avaliación. Neste modo, só se conecta unha única saída PWM do xerador de funcións á cabeceira J1, como se mostra na Figura 1. O terminal positivo está ligado ao pin máis esquerdo (etiquetado INT), mentres que o terminal negativo está ligado ao pin central ( etiquetado GND).

Alternativamente, pódense aplicar dous sinais PWM separados á cabeceira J1 para controlar os pinos INT e INB de forma independente no modo de entrada dual PWM. Para activar este modo de control, son necesarias algunhas modificacións a nivel de compoñentes para evitar os filtros RC. Específicamente, R5 debe ser eliminado e R7, R3 e R6 deben ser cortocircuitados con resistencias de 0Ω. Os lados positivos das entradas INT e INB aplícanse no pin máis esquerdo (etiquetado INT) e no extremo dereito (etiquetado INB) da cabeceira J1, respectivamente. Como o circuíto de tempo morto xa non xera tempos mortos entre os sinais de entrada INT e INB, neste modo de control débese controlar coidadosamente para evitar un incidente de tiro. A táboa 1 enumera as configuracións dos circuítos de dous modos de control.

Táboa 1. Configuracións dos circuítos para os modos de control

Configuración predeterminada
O valor da resistencia pódese cambiar para axustar o tempo morto

Tempo Morto

No modo de control de entrada única PWM, os tempos mortos dos sinais de porta son definidos polo circuíto de tempo morto composto por dous inversores e filtros RC. O sinal PWM de entrada invírtese primeiro e divídese en dous sinais complementarios polo inversor Schmitt-trigger U2. Os dous sinais son despois atrasados polos filtros RC, fixando os tempos mortos antes de ser invertidos de novo por outro inversor U4. Estes dous sinais resultantes aplícanse aos pinos INT e INB que impulsan o LT8418. Os tempos mortos predeterminados na placa están optimizados para as condicións de funcionamento de 48VIN, 24VOUT, 1MHz fSW e 10A IOUT. Non obstante, os tempos mortos pódense axustar cambiando os valores R3 e R6 para avaliar o impacto do tempo morto na eficiencia. Ao cambiar os tempos mortos, hai que ter un deseño coidadoso para evitar unha condición de tiro. A figura 2 mostra a relación entre os valores da resistencia e os tempos mortos entre os sinais INT e INB.

Figura 2. Tempos mortos vs. Valores da resistencia

Consideracións térmicas

A altas frecuencias de conmutación e alta potencia de saída, débese ter coidado para evitar o sobrequecemento nos FET GaN. Para unha mellor xestión térmica, o EVAL-LT8418-BZ está equipado con catro espaciadores mecánicos que se poden usar para unir un disipador de calor (527-45AB) á capa inferior. Xa que todos os high-profile os compoñentes colócanse na capa superior, o disipador de calor colócase facilmente na capa inferior contra a superficie dos FET de GaN e o LT8418. Débese inserir unha almofada térmica e un espallador térmico (4051100100017) debaixo do disipador de calor para garantir un bo contacto, mellorando a disipación térmica.

Consideracións de medición

Recoméndase unha sonda diferencial de alta velocidade como a sonda IsoVu de Tektronix para medir o vol.tage na cabeceira TP10. Posúe elementos parasitarios baixos, axeitados para medir formas de onda de alta frecuencia. Recoméndase sondas pasivas de baixa capacitancia parasitaria con resortes de terra para medir o voltage noutros nodos. Os enchufes de montaxe en superficie (TP1-TP7) están equipados na capa superior para facilitar a sondaxe.

Rendemento

Lista de materiais

Esquemático

Figura 17. Esquema EVAL-LT8418-BZ

ASUMIDOS POR DISPOSITIVOS ANALÓXICOS PARA O SEU USO, NIN POR NINGUNHA INFRACCIÓN DE PATENTES OU OUTROS DEREITOS DE TERCEROS QUE POIDAR RESULTAR DO SEU USO. AS ESPECIFICACIÓNS ESTÁN SUXEITAS A CAMBIOS SEN AVISO. NINGUNHA LICENCIA, EXPRESA OU IMPLÍCITA, SE CONCEDE BAIXO NINGÚN DEREITO DE PATENTE, DEREITO DE AUTOR, DEREITO DE TRABALLO DE MÁSCARAS OU CALQUER OUTRO DEREITO DE PROPIEDADE INTELECTUAL ADI RELATIVO A CALQUERA COMBINACIÓN, MÁQUINA OU PROCESO QUE SE PROPORCIONA TODA A INFORMACIÓN DOS PRODUTOS. ” SEN REPRESENTACIÓN NI GARANTÍA. NON SE UTILIZA NINGUNHA RESPONSABILIDADE NIN SE USAN SERVIZOS. AS MARCAS COMERCIAIS E MARCAS REGISTRADAS SON PROPIEDADE DOS SEUS RESPECTIVOS PROPIETARIOS.
analóxico.com

Ler máis sobre este manual e descargar PDF:

Documentos/Recursos

Controlador GaN de medio puente de 8418 V ANALOG DEVICES EVAL-LT100-BZ con interruptor de arranque integrado intelixente [pdfGuía do usuario
EVAL-LT8418-BZ Controlador GaN de medio puente de 100 V con interruptor de arranque integrado intelixente, EVAL-LT8418-BZ, controlador de GaN de medio puente de 100 V con interruptor de arranque integrado intelixente, interruptor de arranque integrado intelixente, interruptor de arranque

Referencias

Manual de usuario