EPC 與 MPS 合作，宣布推出 EPC9165，這是一款 2 kW、兩相 48 V-14 V 雙向轉(zhuǎn)換器，可在小尺寸內(nèi)以 97% 的峰值效率運(yùn)行。該解決方案適用于高密度、高功率的 48V 電池組，例如電動(dòng)汽車市場(chǎng)中使用的電池組。 根據(jù)EPC，該系統(tǒng)是可擴(kuò)展的；4 kW 可并聯(lián)兩個(gè)變流器，6 kW 可并聯(lián)三個(gè)變流器；或者對(duì)于 1 kW，只能使用一相。新聞稿中報(bào)告的此應(yīng)用中的輸出電壓為 14 伏。然而，該架構(gòu)可以更改以支持 12 至 36 伏的寬輸入范圍，因?yàn)樗蔷哂蟹€(wěn)壓輸出的硬開關(guān)拓?fù)?。兼容?a target="_blank">控制器模塊 （EPC9528） 包括 Microchip dsPIC33CK256MP503 16 位數(shù)字控制器。大多數(shù)模擬控制與 GaN FET 不兼容，需要額外的電路來匹配柵極驅(qū)動(dòng)器的行為。數(shù)字解決方案提供了一種簡(jiǎn)單而有效的方法來實(shí)現(xiàn)高級(jí)電源和溫度保護(hù)功能。此外，數(shù)字控制，如 dSPIC33CK，

EPC 戰(zhàn)略營(yíng)銷副總裁 Cecilia Contenti 表示，48V - 12 V 雙向轉(zhuǎn)換器或降壓或升壓在電動(dòng)汽車、微型電動(dòng)汽車、功率為 2-2.5 kW 的輕型移動(dòng)應(yīng)用和輕度混合動(dòng)力汽車中很常見。功率高達(dá) 4 kW?！耙粋€(gè)例子是“城市汽車”，它的功率為 2 kW。與限制為 100 kHz 的 Si MOSFET 解決方案相比，GaN 解決方案可以在 500 kHz 下工作，同時(shí)允許每相更高的功率（由于在相同的電感器外形尺寸下電感值更小，電流更高）?？傮w而言，該解決方案體積更小、重量更輕 58%，效率為 》 97% 峰值，而 Si MOSFET（使用相同類型的電感器）為 95%，并且由于 GaN 出色的散熱和效率，無需水冷需要，”Contenti 指出。

板卡特性

EPC9165 參考設(shè)計(jì)板由采用 EPC 最新一代 100 V GaN 技術(shù)的 QFN 封裝 EPC2302 GaN FET 組成。該器件可提供大約 101 A 的連續(xù)電流和 408 A 的脈沖電流。該封裝在散熱器處提供 0.2 degC/W 的熱阻，典型的 RDS（on） 為 1.4 mOhm，典型的 QG 為 23 nC。

熱管理對(duì)于確保適當(dāng)和一致的操作至關(guān)重要。即使安裝了散熱器，該模塊也需要足夠的冷卻才能在整個(gè)指定的輸出電流范圍內(nèi)運(yùn)行。根據(jù) EPC，安裝散熱器是必要的，以將產(chǎn)生的熱量充分散發(fā)到環(huán)境中。如指南中所示，Wakefield 567-94AB 散熱器可以安裝板上 1 毫米高的 SMD 螺紋 （M2） 墊片，在 FET 和散熱器之間留出 0.3 毫米的間隙。導(dǎo)熱系數(shù)高。厚度為 0.5 mm 的 T-Global A1780 TIM 可提供跨越 0.3 mm 間隙的強(qiáng)導(dǎo)熱性。預(yù)裝的散熱器和 TIM 材料（圖 5）將為測(cè)試提供適當(dāng)?shù)睦鋮s（圖 2）。

圖 1：電路板的頂視圖和底視圖

EPC9165 參考設(shè)計(jì)還包括專為與 GaN FET 一起使用而開發(fā)的新型 MPS MPQ1918 100V 半橋驅(qū)動(dòng)器。MPQ1918 采用 3x3mm FCQFN 封裝，峰值電流為 1.6A，下拉/上拉電阻為 0.2Ω/1.2Ω，可實(shí)現(xiàn)大功率 FET。

圖 2：顯示 TIM 和散熱器安裝

圖 3：EPC9165 板的功能框圖概述

為了優(yōu)化性能，應(yīng)該有針對(duì)GaN 器件優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)器，許多公司都在提供 GaN 優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器。“優(yōu)化包括：5V 柵極驅(qū)動(dòng)電壓、高壓側(cè)自舉電壓“鉗位”以避免自舉電容過度充電至大于 6V、相位節(jié)點(diǎn) PIN 能夠承受約 -3V 的負(fù)電壓、欠壓鎖定設(shè)置為 3.6V 以禁用和 4.0 V 表示啟用，開關(guān)節(jié)點(diǎn)的高 dv/dt 能力：》 100 V/ns 典型值，可能需要高達(dá) 200 V/ns；理想情況下，死區(qū)時(shí)間管理小于 10 ns，”Contenti 說。此外，據(jù) EPC 稱，采用 MPS 100 V 柵極驅(qū)動(dòng)器不僅可以提高功率密度，還可以簡(jiǎn)化電動(dòng)汽車等關(guān)鍵環(huán)境中的設(shè)計(jì)。

EPC9165 包括 5 V 和 3.3 V 的邏輯電源。它還通過邊緣連接器為控制器卡供電。輸出電感電流和輸入電流均使用 0.2 mΩ 感應(yīng)電阻器和 50 V/V 放大器測(cè)量。因此，電流檢測(cè)增益為 0.01 V/A。輸入和輸出電壓使用電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)（100 k 和 5.36 k）測(cè)量，增益為 0.05087。

“在主濾波電感和低壓端子之間放置了一個(gè)分流器。由于電流大，因此使用了僅 200 μΩ 的極低電阻，從而在不影響信噪比的情況下保持盡可能低的損耗。分流電壓使用高共模電壓 （65V） 分流放大器進(jìn)行放大，從而使組件數(shù)量減少，占用面積最小，并為轉(zhuǎn)換器提供足夠的帶寬。由于開關(guān)頻率高，分流器的電感成為設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素，尤其是電流返回路徑。對(duì)布局中的這種電感進(jìn)行了額外的注意，并通過使用無源集成技術(shù)以與 DCR 電流感應(yīng)技術(shù)類似的方式消除該電感來進(jìn)一步補(bǔ)償它。

審核編輯：郭婷