EPC 與 MPS 合作，宣布推出 EPC9165，這是一款 2 kW、兩相 48 V-14 V 雙向轉換器，可在小尺寸內以 97% 的峰值效率運行。該解決方案適用于高密度、高功率的 48V 電池組，例如電動汽車市場中使用的電池組。 根據EPC，該系統是可擴展的；4 kW 可并聯兩個變流器，6 kW 可并聯三個變流器；或者對于 1 kW，只能使用一相。新聞稿中報告的此應用中的輸出電壓為 14 伏。然而，該架構可以更改以支持 12 至 36 伏的寬輸入范圍，因為它是具有穩壓輸出的硬開關拓撲。兼容的控制器模塊 （EPC9528） 包括 Microchip dsPIC33CK256MP503 16 位數字控制器。大多數模擬控制與 GaN FET 不兼容，需要額外的電路來匹配柵極驅動器的行為。數字解決方案提供了一種簡單而有效的方法來實現高級電源和溫度保護功能。此外，數字控制，如 dSPIC33CK，

EPC 戰略營銷副總裁 Cecilia Contenti 表示，48V - 12 V 雙向轉換器或降壓或升壓在電動汽車、微型電動汽車、功率為 2-2.5 kW 的輕型移動應用和輕度混合動力汽車中很常見。功率高達 4 kW。“一個例子是“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）。總體而言，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 參考設計板由采用 EPC 最新一代 100 V GaN 技術的 QFN 封裝 EPC2302 GaN FET 組成。該器件可提供大約 101 A 的連續電流和 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。

熱管理對于確保適當和一致的操作至關重要。即使安裝了散熱器，該模塊也需要足夠的冷卻才能在整個指定的輸出電流范圍內運行。根據 EPC，安裝散熱器是必要的，以將產生的熱量充分散發到環境中。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。導熱系數高。厚度為 0.5 mm 的 T-Global A1780 TIM 可提供跨越 0.3 mm 間隙的強導熱性。預裝的散熱器和 TIM 材料（圖 5）將為測試提供適當的冷卻（圖 2）。

圖 1：電路板的頂視圖和底視圖

EPC9165 參考設計還包括專為與 GaN FET 一起使用而開發的新型 MPS MPQ1918 100V 半橋驅動器。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，可實現大功率 FET。

圖 2：顯示 TIM 和散熱器安裝

圖 3：EPC9165 板的功能框圖概述

為了優化性能，應該有針對GaN 器件優化的驅動器，許多公司都在提供 GaN 優化驅動器?！皟灮ǎ?V 柵極驅動電壓、高壓側自舉電壓“鉗位”以避免自舉電容過度充電至大于 6V、相位節點 PIN 能夠承受約 -3V 的負電壓、欠壓鎖定設置為 3.6V 以禁用和 4.0 V 表示啟用，開關節點的高 dv/dt 能力：》 100 V/ns 典型值，可能需要高達 200 V/ns；理想情況下，死區時間管理小于 10 ns，”Contenti 說。此外，據 EPC 稱，采用 MPS 100 V 柵極驅動器不僅可以提高功率密度，還可以簡化電動汽車等關鍵環境中的設計。

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 感應電阻器和 50 V/V 放大器測量。因此，電流檢測增益為 0.01 V/A。輸入和輸出電壓使用電阻分壓器網絡（100 k 和 5.36 k）測量，增益為 0.05087。

“在主濾波電感和低壓端子之間放置了一個分流器。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） 分流放大器進行放大，從而使組件數量減少，占用面積最小，并為轉換器提供足夠的帶寬。由于開關頻率高，分流器的電感成為設計中的一個重要因素，尤其是電流返回路徑。對布局中的這種電感進行了額外的注意，并通過使用無源集成技術以與 DCR 電流感應技術類似的方式消除該電感來進一步補償它。

審核編輯：郭婷