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EPC推出GaN三相电机驱动逆变器评估板

材料来源：EPC

Efficient Power Conversion Corporation（EPC）发布了EPC9196，这是一款25A三相BLDC电机驱动逆变器评估板。该板专为工作电压为96V至150V的电池供电应用而设计，由EPC的EPC2304 eGaN FET供电。它针对机器人、自动驾驶导引车和紧凑型电动汽车等应用。

EPC9196评估板。图片来源： EPC

EPC9196和EPC2304

EPC9196旨在填补电机驱动参考设计市场的性能和外形尺寸空白，支持高达35A的峰值相位电流和高达150kHz的脉宽调制开关频率。EPC9196逆变器板的核心是EPC2304，这是一款额定电压为200V的增强型GaN FET，最大RDS（on）为5mΩ，在VGS=5V和Id=30A时的典型值仅为3.5mΩ。FET采用尺寸为3mm x 5mm的热增强型QFN封装，具有0.2C/W的超低热阻和0nC零反向恢复电荷等性能。

EPC2304。图片来源：EPC

逆变器参考设计接受30V至170V的输入电压范围，以及栅极驱动器、电流和电压检测等集成电路，以及内务处理电源，以支持外部控制器。电流检测具有高带宽和相位分辨率，而dV/dt性能针对最大转换速率低于10V/ns的电机驱动环境进行了优化。该系统支持无传感器和基于编码器的控制方案。

到目前为止，EPC9196板已使用在150V和60kHz下运行的3kW伺服电机进行了验证，同时在有和没有散热器的情况下仍表现出清晰的输出波形和稳定的热行为。此外，EPC还兼容Microchip、ST、TI和Renesas的电机驱动控制平台。

管理电机驱动器中的dV/dt

在高性能电机驱动应用中，管理电压随时间的变化率（dV/dt）对于实现最大的系统可靠性、最小的EMI和对下游组件的保护是必要的。过高的dV/dt会导致电压过冲和与低压控制电路的意外耦合。

氮化镓（GaN）器件（如 EPC2304）具有高电子迁移率和零反向恢复特性，因此开关速度比传统硅MOSFET更快。虽然这些属性有助于提高效率和快速响应时间，但它们也对控制瞬态电压行为提出了挑战。例如，高于10V/ns的dV/dt值会使绝缘栅过应力，并通过轴电压和循环电流缩短电机轴承的使用寿命。

BLDC驱动器应用中的EPC9196示例。图片来源：EPC

为了解决这个问题，工程师通常会采用布局技术和驱动信号调节。EPC9196通过紧密集成栅极驱动器并通过紧凑的PCB设计最大限度地减少寄生电感，从而实现低于10V/ns的dV/dt控制。用于电源和门环路、正交布线和Kelvin源极连接的专用层进一步限制了电压尖峰和噪声。此外，GaN的快速过渡边沿需要精确的栅极电阻调谐，以平衡速度和dV/dt调节。

用于中压驱动系统的GaN设计参考

借助EPC9196，EPC将基于GaN的电机驱动技术扩展到中压领域，解决了低功耗机器人和大电流牵引系统之间以前服务不足的设计空间。通过将 200V eGaN FET与集成、灵活的电机逆变器平台相结合，EPC为针对96V至150V应用的工程师提供了一个可行的选择，而无需开发定制功率级。其高效率、热性能和广泛的控制器兼容性使其对专注于快节奏原型设计或生产验证的设计团队特别有吸引力。

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