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【親測(cè)ROHM評(píng)估板 】羅姆碳化硅評(píng)估板P02SCT3040KR-EVK-001試用

非常感謝電源網(wǎng)和羅姆能夠提供機(jī)會(huì),前幾天就收到板子了,已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)始上手測(cè)試,這里趁著周末,先發(fā)個(gè)開(kāi)箱。

京東送來(lái)了大箱子,一看就包裝的很?chē)?yán)實(shí):

IMG_20190726_131145

外包裝很精致,同時(shí)贈(zèng)送了4種型號(hào)的碳化硅(SiC)MOSFET,每種2只:

IMG_20190726_131511

包裝盒里還有一層厚海綿,有效保護(hù)評(píng)估板。另外尺子是我自己的,方便作為尺寸參考。

IMG_20190726_132450

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評(píng)估板使用了4層PCB,很厚實(shí),正面:

IMG_20190726_221118

背面:

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開(kāi)箱圖到此結(jié)束,接線來(lái)總結(jié)一下基本信息。贈(zèng)送的4種SiC的信息總結(jié)如下:

型號(hào) 導(dǎo)通電阻 電壓 電流25°C 電流100°C SCT3030ALGC11 30 mΩ 650V 70A 49A SCT3040KLGC11 40 mΩ 1200V 55A 39A SCT3060ALGC11 60 mΩ 650V 39A 27A SCT3080KLGC11 80 mΩ 1200V 31A 22A

該評(píng)估板可以用于測(cè)試TO247-3TO247-4封裝的器件。本次送測(cè)的器件全部是TO247-3封裝,我手邊也只有TO247-3封裝的器件,不能?chē)L試最新的TO247-4有些遺憾。幾款器件推薦的驅(qū)動(dòng)電壓范圍為0~+18V,另外這幾款器件都是標(biāo)準(zhǔn)級(jí)器件,如果想將SiC用在電動(dòng)車(chē)中,羅姆公司也提供相應(yīng)的車(chē)規(guī)級(jí)器件,也即符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的器件。有興趣的工程師可以去羅姆官網(wǎng)搜索。 

根據(jù)用戶(hù)手冊(cè),可以獲得這款評(píng)估板的基本信息,具體總結(jié)如下:

評(píng)估板直流高壓輸入最大支持1200V。

評(píng)估板的輔電供電電壓范圍是5V-20V,推薦值12V。供電后評(píng)估板會(huì)向外輸出5V的輔電,最大電流20mA。

PWM邏輯信號(hào)的高電平要求在3.5V-5.1V之間,也就是需要5V的邏輯電平輸入。

(手邊沒(méi)有合適的信號(hào)發(fā)生器,手里的開(kāi)發(fā)板是15V電源+3.3VPWM輸出,所以準(zhǔn)備為這次測(cè)試畫(huà)個(gè)轉(zhuǎn)接小板,加一個(gè)電平轉(zhuǎn)換。)

 

MOSFET的驅(qū)動(dòng)電壓由板上的隔離反激電源提供,正驅(qū)動(dòng)電壓可以通過(guò)可變電阻調(diào)整,范圍為10.35V-20.56V,實(shí)際由于其他器件的限制,可以認(rèn)為實(shí)際調(diào)整范圍在12V-20V之間。

負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓可以通過(guò)跳帽在0V-2V之間選擇。如果需要設(shè)置為其他電壓,則需要自行焊接齊納二極管,支持的范圍是0V~-4V。如果負(fù)壓也設(shè)計(jì)成用可調(diào)電阻調(diào)整就好了……

上下管的開(kāi)通關(guān)斷電阻均可以獨(dú)立任意調(diào)整,更換1206封裝的貼片電阻即可。

評(píng)估板內(nèi)部集成可調(diào)死區(qū)功能,最小可設(shè)置為270nS

全部回復(fù)(8)
正序查看
倒序查看
2019-08-05 11:29
坐等補(bǔ)充
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2019-08-23 13:20

板子基本測(cè)完了,昨天聽(tīng)說(shuō)有些朋友的板子可能有故障,只有輸入沒(méi)有輸出,今天趕緊更新一下評(píng)估板配置部分,供大家參考。

一開(kāi)始上電的時(shí)候我也遇到了一些問(wèn)題,不過(guò)只要根據(jù)用戶(hù)手冊(cè)的說(shuō)明,基本都能搞好,用戶(hù)手冊(cè)的內(nèi)容很詳細(xì)!

下圖是連接控制電時(shí)的照片,左側(cè)是我自行制作的轉(zhuǎn)接板,把握常用的DSP開(kāi)發(fā)板的信號(hào)轉(zhuǎn)接過(guò)來(lái),提供15V輔電和5V的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

下方的LS_FAULT紅色指示燈亮,說(shuō)明低側(cè)驅(qū)動(dòng)故障,根據(jù)手冊(cè),常見(jiàn)原因包括低側(cè)柵源極短路,柵極驅(qū)動(dòng)電源UVLO,驅(qū)動(dòng)信號(hào)與輸入邏輯信號(hào)不匹配,10微秒以上脈寬及30A以上電流。 

因此需要逐步調(diào)整。首先調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓,如下圖所示,調(diào)整電位器可以調(diào)整MOSFET驅(qū)動(dòng)的正電壓。正壓出廠默認(rèn)在18V左右,可以在10.35V-20.56V間調(diào)整,UVLO保護(hù)在12V左右。負(fù)壓可以通過(guò)跳帽在0V和-2V間切換,如果需要其他電壓,就需要焊接齊納二極管了。

這里根據(jù)Rohm SiC手冊(cè)的推薦值,將驅(qū)動(dòng)設(shè)置在18V/0V。

考慮到需要10微秒以上寬度的PWM信號(hào),這里根據(jù)手冊(cè)將R359更換為2.2k的電阻。

本開(kāi)發(fā)板可以測(cè)試TO247-4和TO247-3封裝的器件,但是測(cè)試TO247-3封裝時(shí)需要自行補(bǔ)焊兩個(gè)0R電阻,分別是R77和R177

該評(píng)估板器件明明非常的人性化,基本上一個(gè)器件編號(hào)的百位加1就是對(duì)應(yīng)的同功能器件,比如R77是低側(cè)的電阻,R177就是高側(cè)的。

評(píng)估板還預(yù)留了許多RF連接器接口,可以用來(lái)測(cè)量Ugs電壓等,可以在貿(mào)澤電子搜索73415-2061找到相應(yīng)的連接器。樓主沒(méi)有研究過(guò)這類(lèi)連接器,所以就不評(píng)測(cè)了。

接線來(lái)還需要焊接MOSFET,確保驅(qū)動(dòng)芯片的輸出不懸空,避免驅(qū)動(dòng)信號(hào)與輸入邏輯信號(hào)不匹配。

完成以上步驟后,本樓第一張圖的紅燈也會(huì)熄滅(可能手工按鍵復(fù)),PWM波就可以正常的發(fā)出來(lái)了,如下圖所示。

板子非常的厚實(shí),做工扎實(shí),不過(guò)也導(dǎo)致更換MOSFET的時(shí)候非常困難……手冊(cè)中推薦的散熱器并沒(méi)有買(mǎi)到,這里隨便找了一個(gè),然后打孔,攻絲……

明日繼續(xù)更新。

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2019-08-24 23:58

碳化硅器件的測(cè)試對(duì)測(cè)試設(shè)備提出了很高的要求,推薦使用無(wú)源探頭搭配高帶寬示波器。有興趣的朋友可以參考Fred Wang教授的《Characterization of Wide Bandgap Power Semiconductor Devices》。由于實(shí)驗(yàn)室條件的限制,這里使用200MHz的示波器和差分探頭進(jìn)行測(cè)試。

為了盡可能降低Ugs受到的干擾,這里使用自制的接頭焊接在管腳上,這樣就不需要使用探頭夾了,減小環(huán)路面積和信號(hào)傳輸距離。

其實(shí)這樣還是很容易受干擾……SiC器件的測(cè)試結(jié)果受設(shè)備和手法的影響很大,所以本帖的波形僅供參考。

進(jìn)行雙脈沖測(cè)試,所有探頭都經(jīng)過(guò)了延時(shí)補(bǔ)償。外接400微亨的電感,同樣受限于設(shè)備,測(cè)試電流均為20A……對(duì)于650V耐壓的管子使用400V電壓測(cè)試,對(duì)于1200V的管子使用800V電壓測(cè)試,門(mén)極電阻均為3.3R。

首先是SCT3080KL。1通道黃色為門(mén)極驅(qū)動(dòng)Ugs波形;2通道綠色為漏源電壓Uds;3通道紫色為管子電流I;數(shù)學(xué)運(yùn)算1為電壓乘電流,也即瞬時(shí)功率;數(shù)學(xué)運(yùn)算2為運(yùn)算1的積分,也就是損耗。雖然不一定準(zhǔn),但可以用來(lái)快速評(píng)估開(kāi)關(guān)損耗。左側(cè)Zoom1是關(guān)斷波形,右側(cè)Zoom2是開(kāi)通波形。圖中光標(biāo)對(duì)應(yīng)了數(shù)學(xué)運(yùn)算2的結(jié)果,差值即為開(kāi)通損耗。

下圖為SCT3060AL

下圖為SCT3040KL

下圖為SCT3030AL

最后,使用ST公司的STW21N90K5作為對(duì)比,這是一只900V 18.5A的硅管,個(gè)人認(rèn)為屬于性能較好的硅管。在相同條件下進(jìn)行測(cè)試,電壓400V電流20A,門(mén)極電阻3.3R,對(duì)比并不公平,結(jié)果僅供參考??梢钥吹介_(kāi)通時(shí)會(huì)產(chǎn)生劇烈的振蕩,這只硅管并不應(yīng)該被驅(qū)動(dòng)到這么快。

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2019-08-26 00:13

本評(píng)估板為半橋拓?fù)?,功能非常豐富,可以實(shí)現(xiàn)高側(cè)上管雙脈沖,低側(cè)下管雙脈沖,Boost,同步整流Buck等拓?fù)?。板子支持單路PWM脈沖輸入,邏輯元件會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為雙路脈沖,并且添加死區(qū)。死區(qū)時(shí)間可通過(guò)更換貼片電阻調(diào)整,最小可設(shè)置為270nS。

本次測(cè)試選擇同步整流Buck拓?fù)?,借用手?cè)中的原理圖:

使用SCT3080KL開(kāi)關(guān)管,外接1mH的高磁通鐵鎳磁芯電感,輸入電壓400V,使用100R電阻作為負(fù)載。PWM單路50%占空比輸入,開(kāi)關(guān)頻率測(cè)試了兩個(gè)點(diǎn),分別為100kHz,輸出電壓196V;和板子的標(biāo)稱(chēng)頻率500kHz,輸出電壓109V。實(shí)驗(yàn)裝置如下:

使用了云母片作為SiC管與散熱器的絕緣,可能用陶瓷片散熱會(huì)更好些……本次實(shí)驗(yàn)使用了100MHz特性較差的差分探頭,所以門(mén)極電壓Ugs的波形可能不太好,僅供參考。

首先驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)的情況,如下圖分別為100kHz和500kHz開(kāi)關(guān)頻率時(shí)的門(mén)極驅(qū)動(dòng)波形,一通道黃色為下管驅(qū)動(dòng),二通道綠色為上管驅(qū)動(dòng)。死區(qū)時(shí)間均使用默認(rèn)配置,可以看到死區(qū)沒(méi)有問(wèn)題,但死區(qū)時(shí)間稍有不同。500kHz時(shí)上下管驅(qū)動(dòng)稍有不對(duì)稱(chēng)。

通功率電前的器件溫度情況:

接下來(lái)開(kāi)始通電測(cè)試,本次實(shí)驗(yàn)相對(duì)保守,使用的電壓電流功率都比較小。100kHz時(shí)的開(kāi)關(guān)情況如下,其中黃色是上管驅(qū)動(dòng)Ugs,由于探頭共模抑制能力較差,所以波形不好,實(shí)際的Ugs可以參考上文的雙脈沖測(cè)試。綠色為Uds,紫色為電感電流:

運(yùn)行3分鐘后發(fā)熱情況如下,器件溫度由16度上升至33度:

接下來(lái)是500kHz時(shí)的情況,探頭定義完全一致,可以看到電感電流的波動(dòng)范圍很小

3分鐘溫度已經(jīng)來(lái)到80度,如此高的頻率開(kāi)關(guān)損耗還是比較大的。

該評(píng)估板開(kāi)關(guān)頻率真的能跑到500kHz,很佩服!本次測(cè)試功率較小,自然冷卻。實(shí)際大功率高頻使用時(shí)需要配備足夠的散熱裝置。

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2019-08-26 00:44

以上就是本次測(cè)評(píng)的全部?jī)?nèi)容,感謝Rohm公司和電源網(wǎng)能提供這次機(jī)會(huì)!

限于時(shí)間原因,還有很多想做的測(cè)試沒(méi)有完成,如果有機(jī)會(huì)未來(lái)也會(huì)在本帖繼續(xù)更新,也歡迎大家回帖交流。

以下是總結(jié):

1. 這是目前我見(jiàn)到的功能最強(qiáng)大的SiC器件評(píng)估板,各種保護(hù)、緩沖、邏輯控制都做的很好??梢詼y(cè)試多種器件,多種電路,多種驅(qū)動(dòng)方案,PCB做工、用料扎實(shí),PCB的測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)非常人性化,手冊(cè)內(nèi)容很全面。

2. 羅姆公司的SiC器件表現(xiàn)出了很高的可靠性,表現(xiàn)出了強(qiáng)大的性能,相比于Si器件有很大提升,必將給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)變革。

3. 可以考慮在評(píng)估板包裝中適當(dāng)附送一些宣傳資料,可能更便于推廣SiC器件,比如Rohm的官網(wǎng)其實(shí)有許多技術(shù)文章,可以適當(dāng)引用。

4. 可以考慮附送一些備用件,有些二極管和端子并不是很容易買(mǎi)到,如果能有替換的將會(huì)更加方便。

5. 最小270nS的死區(qū)時(shí)間可能對(duì)SiC器件來(lái)說(shuō)還是有些大了,這可能是受到驅(qū)動(dòng)芯片等電路延時(shí)的限制。

6. 器件拆裝不太方便,一般為了減小雜散電感,器件管腳必須插到底,但是這樣拆卸會(huì)比較困難。希望能提供拆卸指導(dǎo)或者使用其他安裝方式。

7. 本次沒(méi)有TO247-4封裝的器件是一個(gè)小小的遺憾。

最后再次感謝Rohm公司和電源網(wǎng)能提供這次機(jī)會(huì)!

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2019-10-14 16:17
板子做工不錯(cuò)啊,零件排列整齊,字符清晰明了。學(xué)習(xí)樓主分享,學(xué)習(xí)了。
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joypan
LV.1
8
2019-10-20 16:42
@時(shí)雨晴天
本評(píng)估板為半橋拓?fù)?,功能非常豐富,可以實(shí)現(xiàn)高側(cè)上管雙脈沖,低側(cè)下管雙脈沖,Boost,同步整流Buck等拓?fù)?。板子支持單路PWM脈沖輸入,邏輯元件會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為雙路脈沖,并且添加死區(qū)。死區(qū)時(shí)間可通過(guò)更換貼片電阻調(diào)整,最小可設(shè)置為270nS。本次測(cè)試選擇同步整流Buck拓?fù)洌栌檬謨?cè)中的原理圖:[圖片]使用SCT3080KL開(kāi)關(guān)管,外接1mH的高磁通鐵鎳磁芯電感,輸入電壓400V,使用100R電阻作為負(fù)載。PWM單路50%占空比輸入,開(kāi)關(guān)頻率測(cè)試了兩個(gè)點(diǎn),分別為100kHz,輸出電壓196V;和板子的標(biāo)稱(chēng)頻率500kHz,輸出電壓109V。實(shí)驗(yàn)裝置如下:[圖片]使用了云母片作為SiC管與散熱器的絕緣,可能用陶瓷片散熱會(huì)更好些……本次實(shí)驗(yàn)使用了100MHz特性較差的差分探頭,所以門(mén)極電壓Ugs的波形可能不太好,僅供參考。首先驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)的情況,如下圖分別為100kHz和500kHz開(kāi)關(guān)頻率時(shí)的門(mén)極驅(qū)動(dòng)波形,一通道黃色為下管驅(qū)動(dòng),二通道綠色為上管驅(qū)動(dòng)。死區(qū)時(shí)間均使用默認(rèn)配置,可以看到死區(qū)沒(méi)有問(wèn)題,但死區(qū)時(shí)間稍有不同。500kHz時(shí)上下管驅(qū)動(dòng)稍有不對(duì)稱(chēng)。[圖片][圖片]通功率電前的器件溫度情況:[圖片]接下來(lái)開(kāi)始通電測(cè)試,本次實(shí)驗(yàn)相對(duì)保守,使用的電壓電流功率都比較小。100kHz時(shí)的開(kāi)關(guān)情況如下,其中黃色是上管驅(qū)動(dòng)Ugs,由于探頭共模抑制能力較差,所以波形不好,實(shí)際的Ugs可以參考上文的雙脈沖測(cè)試。綠色為Uds,紫色為電感電流:[圖片]運(yùn)行3分鐘后發(fā)熱情況如下,器件溫度由16度上升至33度:[圖片]接下來(lái)是500kHz時(shí)的情況,探頭定義完全一致,可以看到電感電流的波動(dòng)范圍很小[圖片]3分鐘溫度已經(jīng)來(lái)到80度,如此高的頻率開(kāi)關(guān)損耗還是比較大的。[圖片]該評(píng)估板開(kāi)關(guān)頻率真的能跑到500kHz,很佩服!本次測(cè)試功率較小,自然冷卻。實(shí)際大功率高頻使用時(shí)需要配備足夠的散熱裝置。
信息處理得很好,牛
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2024-01-10 22:36

有米勒鉗位?

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