[参考译文] LMG1210EVM-012：此评估板是否已包含功率最终级？

Hallo Jeffrey、感谢您的回答。

我已经完全阅读了您建议的文档、但无法找到电路板上的 Q1/Q2、抱歉...

我希望任何合适的超快 FET 都可以用于代替 EPC2001C (仅需了解)。

我的应用包括馈入由氢分离电池和电感器组成的特定 RLC 电路：目的是降低电池在谐振条件下运行电路的电流消耗。

该电池充当电容器、需要以非常高的频率(高达100MHz)进行振荡； 耦合线圈需要非常短的脉冲以非常高的速率生成电压/电流峰值(取决于 RLC 配置、例如并联或串联)、从而有效地分离水分子。

就是这样。

因此、据我所知、评估板仅包含驱动器和相关组件、以及一些用于调节/偏置各种工作参数的"设施"。

驱动器本身包含一对 GaN FET、我很清楚这一点。

因此、要使用此类纳度脉冲为 RLC 馈送信号、我需要一个最终级、即一个 FET (当然是一个非常高速的级)。

现在的问题是：此类 FET 的位置和放置方式是什么？ 考虑到、很可能需要对其进行大量加热。

非常感谢您的善意建议

Fabrizio

Hallo Jeffrey、非常感谢您的回答。

它可以在汽车、卡车或任何其他车辆中使用、但我是一名实验员、因此我的主要目标是具有"概念验证"、即使用谐振电池的 HHO 发生器、 则可以在任何工业或汽车领域中实施。

在您宝贵的建议之后、我立即在 DigiKey 上购买了4个 EPC2016C FET：迫不及待地想要它们来！

我知道、此类 FET 可承受最大100V 的电压、而且可能我的应用不需要超过12v 的电压：可能会涉及大量电流-脉冲-(无论如何、我认为不会超过30A)。

已考虑 EMI 系数：线圈将由金属外壳屏蔽。

当然、我将开始使用相对较小的频率、例如2MHz、但我无法确定在这种微型 FET 上使用的散热器类型！ 我会寻找一些上面有风扇的器件、但要冷却的区域太小了... 我想将珀耳帖模块与散热器结合使用、此时我将提高频率。

EVM 板仍在路上、尚未从 TI 收到、因此我还不高兴看到它。

现在就到这里了。

祝你度过美好的一天

Fabrizio

Hallo Jeff、你很精致！

非常感谢您提出的热建议。

评估板刚到、现在我知道我将如何度过我的夜晚时光、heheheheh。

我只是对一件事很好奇：如何使用偏置功能...

前提是我不是工程师、我在计算机科学领域毕业、我在电子学方面的知识处于业余爱好者级别(具有超过20年的自我教学和经验)、因此我能够做很多事情、但当然、我有一些大"空穴"、 尤其是在设计层面。

该 EVM 板本质上是一个半桥、其主要用途是用作直流/直流转换器、对吧？

在我的应用中、我对如何使用它有着清晰的了解、但我无法弄清楚"偏置"如何帮助我以及 我可以利用它的方式。

我是否可以请您就这方面的一些情况和示例提出建议？

再次感谢您、祝您愉快

Fabrizio

尊敬的 Jeff：

我已经下载并阅读了 PDF 文档、因为您之前建议这样做...

作为"偏置功能"、我指的是偏置插座输入(6-18伏、最大200mA)：应该用于哪个？

VBUS 插座是电源输入(100V、10A 最大值)、我必须为主电源供电、主电源将"转换"为脉冲电源、以应用于专用引脚的 PWM 确定的频率从 Vout 插座退出、或者 由两个独立的信号驱动、这两个信号将驱动电桥的低电平和高电平部分。

如果我的解释有误、请纠正我的问题、并/或解释-如果可能的话-偏置输入将如何影响 EVM 板的整体行为。

提前感谢您的参与

Fabrizio

早上好、Jeff、

像往常一样，非常感谢您提供的宝贵信息！

仔细阅读您的建议并再次阅读所有数据表和应用手册后、我脑海中的困惑会呈指数级增长！ 哈哈哈哈哈

好的、我已经了解过、通过 LDO、我可以对驱动器、死区时间实现更精确的控制、我可以进一步提高频率、并且、借助足够的去耦电容器、我可以显著提高电流。 但是！ 偏置输入将允许我以最大值为200mA 的电流馈电、而我需要在输出端具有10安培以上的电流！

让我解释一下我的确切需求、以便您能够提供精确的设计和正确的接线： 首先、您必须考虑将电桥的两侧用作独立通道、因为我想用两个不同的频率(一个用于自然谐振频率、另一个用于第一个出色谐波)馈送我的 HHO 单元； 这些频率(对于基极谐振点)的范围可以在200kHz 和50MHz 之间(第二个通道上的出色谐波将相应地更高)。

然后、我必须将这两个频率(由信号发生器设置、双通道)注入 EVM 板、以便它能够输出两个高电流(10安培以上)、低电压(12伏以下)纳伏(< 20 ns)脉冲； 这些重叠频率将直接馈入电芯(充当电容器)及其耦合电感器(实际上形成 RLC)。

仅出于测试目的、一个相似的设置恰好相反：我必须输出高电压(100+V)和低电流(<1A)、但上述重叠频率方法将保持完全相同。 对于此设置、我认为由于涉及高输入电压、我无法使用 LDO。。 在这种情况下、我还必须避免任何瞬态反馈返回到 EVM 板、因此、我认为将在中间放置一个 TVS。

很抱歉、我请求了一件如此复杂的事情、但只有像您这样的专家的帮助、我才能安全地继续、避免我可能遇到的灾难性故障(当然、如果我自己进行试错的话、我将会继续)。

我非常感谢您提出的所有建议。

Fabrizio

您好、Fabrizio、

感谢您对应用的解释。 您是否有我可以查看的原理图？ 我想了解一下驱动方案、FET 和 RLC 系统。

RLC 的接线应直接转发到具有电阻负载的降压/升压半桥接线、对吧？

谢谢、

Hallo Jeff、感谢您为我提供帮助。

当然、我有一个原理图！

实际上、我有一些这样的原理图...

以上是总体思想：

-第一个脉冲序列(许多短脉冲<20ns)以基波谐振频率向 L1发出 -通过晶闸管(实际上是一个"静态电感晶闸管"、 https://en.wikipedia.org/wiki/Static_induction_thyristor)

-第二个脉冲序列、持续时间与上述脉冲相同、但频率不同(第一个谐振优谐波)、同时被发送到一个精确的 L1副本、封装在第一个脉冲的紧密附近(两个脉冲激励 L2、 RLC 的电感"L"部分、其中"C"部分是电化学电池、我的 HHO 电池、"R"部分是接线电阻)。

您必须考虑 用虚线封装的原理图 是两个-相同-一个用于 L1、一个用于 L1_COPY (未显示在上图中)：在我的想法中、 将涉及两个晶闸管、它们将由 EVM 板的 HI 侧和 LO 侧驱动(HI 和 LO 输入将是独立的、因此它们的输出是独立的)、但晶闸管不是必需的、 尤其是在频率范围或电压/电流振幅方面会限制我。

上面的原理图显示了我第一次尝试生成非常短的脉冲、尝试避免实施晶闸管。

以上内容来自 OverUnityResearch Forum、一位非常熟练的用户在其中发布了一个非常有趣的主题 https://www.overunitiresearch.com/index.php?topic=2578.325、 我在几年前将其用作我的研究的起点。

现在、我必须"混合"上述解决方案、以实现全新的高性能系统、使我能够通过 EVM 板向 HHO 电池发送两个并发高速(<20ns)脉冲、并有机会独立改变两个频率。

我希望在我的论述中已经足够清楚了。

再次感谢您的善意帮助、  

谢谢

Fabrizio

谢谢 Fabrizio！

请告诉我、下周一(星期一是劳动节)、我将全部三个步骤、以便我了解这种拓扑结构及其对激光半桥驱动器的影响、以便我们可以更详细地进行讨论。

首先、您能否告诉我1210 EVM 将会走到哪里？ 我猜它在 TC4420和驱动 Q1之间。 您是否仅使用1210的低侧部分？

谢谢、

早上好，杰夫！

这是个笑话吗？ 尽你所需的时间！

我对你的善意无语、我永远不会要求你快速回答。

EVM 的输出应发生在最后   一个 FET (在我上一篇文章顶部的第一个原理图中、我在上面写的一个原理图是"总体想法"、并且存在晶闸管)、该 FET 将用作"RLC"的开关 (由电解电芯及其耦合电感器制成)。

正如您在第二个原理图(NE555的原理图)中清楚地看到的、工作原理是相同的、只是 FET 之后没有晶闸管(IRFZ44N/IRF840、可用于代替另一个)； 在第二个原理图中、使用了不同类型的电感器(双电感器)。  

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第二种原理图是第一种原理图的详细版本、并进行了一些更改/改进(这是简化的工作原理图)、必须替换为 EVM 板： 标记为 IRFZ44N/IRF840的 FET 将替换为 EVM 板上存在的两个 EPC2100C 中的一个(例如 LO 侧)；此类 EPC2100C GaN FET 将用作最终开关级、直接为 RLC (HHO 电池和双线圈)供电。

EVM 板的第二个 EPC2100C (例如 HI 侧)将与第一个 EPC2100C 完全相同、不同之处在于它将以不同的频率工作。

我看到的最"模糊"的东西是：如何独立利用两个 GaN FET？ EVM 板上只有一个输出、因此... 如何在不同频率下使用两个独立的脉冲序列为 RLC 馈送信号？ 这种脉冲序列是否会"混合"到单个脉冲序列中、并从 EVM 输出中退出-组合-？ 如果答案是"是的、他们会合并"、我会很高兴。

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请不要考虑我的帖子的第三个、最后一个原理图：我将其放在那里只是为了向您展示我的初始想法： 这种第三个原理图使我能够了解如何生成非常低的脉冲、并且不再考虑这种情况、因为 EVM 板具有非常先进-快得多-脉冲生成能力、比第三个原理图快10倍。

一如既往、非常感谢您抽出宝贵的时间和提供的专业知识。

在 Jeff 度过了一个美好的周末！

Fabrizio

Hallo Jeff、没有延迟问题、不用担心！

我可以确认 EVM 板能够根据电路板本身的具体情况产生<20ns 的脉冲、即使我无法检测到此类脉冲。

上周末我做了一些测试：我尝试使用 PWM 模式、在 EVM 板的 PWM 输入端注入各种波形和频率-一次一个、通过我的函数发生器。

也许我发现了"偏置输入"的一个目的(接受6-18伏范围、最大200mA)：馈入该输入是*强制的*，设备才能工作！ 如果没有此类输入、则无论在 VBUS 输入端施加的功率是多少、电路板都不会输出。

在我的测试中、我首先在偏置输入端施加8VDC、然后尝试将此值提高或降低：在6VDC 下、电路板停止工作、最高可达到18VDC (出于电路板的安全原因从未超过该值)、电路板的行为没有明显变化。

我不知道如何解读示波器读数：我希望在施加 PWM signal...instead 后 VBUS 输出端出现一系列超短脉冲。我看到一个正弦波、其振幅随施加在 PWM 上的频率而变化。

当施加的频率(5VDC 振幅、50%占空比、方波)低于10KHz 时、输出正弦波不是规律的：其走线以较小的曲线开始、以最大的曲线结束。

此外、形成正弦波的"电弧"不是完全循环的、而是椭圆形状的、整个波形"闪烁"、以至于我的示波器的自动触发无法在示波器显示屏上保持波形稳定。

将频率提高到30kHz (甚至更高)正弦波变得完美并站姿、但从这个频率点开始、电流消耗(在 VBUS 上)增加到超过5安培、两个 GaN FET 开始变得如此之热 、以至于它们会产生一些烟雾、 让我立即停止测试并关闭所有馈电、以避免任何灾难性故障。

请注意：在首次测试中、VBUS 输出端未施加负载、在后续测试中连接了一个简单的 RLC 电路(EVM 板的总体行为没有任何显著变化：这在有负载和无负载的情况下都很容易过热)。

我以错误的方式做了什么？

为什么在 VBUS 输出端看不到预期的超快脉冲、而是有一个不稳定的正弦波？

请帮我...

提前感谢您

Fabrizio

您好、Fabrizio、

感谢您在工作台上的解释。 我想您看到的正弦波是来自输出电压的纹波吗？ 这样您就可以用眼睛和鼻子来检测可能的故障。 很抱歉、您必须体验这种情况、您知道电路板上是否有短路？ 驱动器/FET 是否正常？

VBUS 输出有电容器来保持其稳定、因此唯一的变化是纹波。 可以更快地改变电压的节点是开关节点。 要查看 GaN 栅极上的超快脉冲、您可以使用引线来探测 TP11和 TP5。 要查看 GaN 是否正常开关、并查看开关节点是否看起来正常、请使用类似的探针 TP12。 也可以看到输出信号跟随输入探针 TP9、以查看 HO 与 PWM 变为高电平的匹配情况。

在 降压拓扑中使用 PWM 配置时，输出电压应为 dutycycle*Vin。 您可以确认这一点吗？  (如果可能、发送示波器照片、以便我们查看)电路板不应在10kHz 且无负载时获得怎样的效果、您能否确认6V 至18V Vin 电源电流？

谢谢、

Hallo Jeff 和往常一样、非常感谢您的善意。

我拍摄了一些照片、以便您了解我的测试。

整个设置：在这里、您可以看到、

-在左上角、我的函数发生器最初设置为10KHz、方波、50%占空比、10VDC 振幅；示波器上的青色迹线显示函数发生器的信号、黄色信号显示 EVM 输出

-在示波器的顶部中心

-在左侧第一个电源板(用于调节第一个电池电压的直流/直流降压/升压转换器、即"偏置输入"的电源、固定为8VDC、200mA)

-在右侧、第二个电源板与上述电源板相同、固定为12VDC、5A

-中间是 EVM 板。

现在、考虑到上述仪表位移、请自行解读以下图片：

在这里、我简单地将频率提高到58KHz、输出以超过4A 的功耗跳转到108V (无负载)。

以上两张图片显示了测试点 LO

以上两张图片显示了测试点 HS

以上两张图片显示了测试点 PWM

Hallo Jeff、感谢您的回答。

我不确定您的说法"对于 HI/LI、rec op max 为10V "的含义... 我必须从哪里开始使用较低的电压？

可能在 VBUS 输入端？ 但我有0-100伏的范围...我只施加12伏的电压。

可能是在偏置输入端？ 在这里、我仅施加8伏的电压。

可能是在 PWM 输入端？ 我将仅施加5伏的电压。

我进行了总体检查、每个 TP 似乎都返回正确的值、因此、暂时不要介意输出端的"异常波形"、我将在第二阶段进一步进行测试(无论如何、我有一个直流探头耦合、 PK-PK 正弦波值随应用的频率而变化、是的、我处于 PWM 模式、正如您在前一张图片中清楚地看到的)。

现在、对我来说重要的是、您可以提供一些接线/跳线设置示例、以满足我的需求： 在给定以下输入值的情况下、我如何 确定-在输出端-我将施加与输入(偏置/VBUS)相关的最高电压/电流的最短脉冲？

频率发生器：
- 10 KHz 方波
- 1%占空比
- 5 VDC 振幅

偏置输入
- 8 VDC
- 300mA (最大值)

VBUS 输入
- 12 VDC
- 5A (最大10A)

EVM 板设置：
- EN/5V 跳线*短接*(因此，我认为这将启用 PWM 模式)
- DLH 跳线*open*(这应该与之前的跳线同时使用：一个短路，另一个开路)
－J7 (电流感测)*开路*

数字输入
-一个 GND 和 PWM-LI 连接到频率发生器的端子
－另一个 GND 和 HI 未连接

我想开始从"输出直流至负载"连接器读取空载信号、该信号应该是一个非常快的脉冲、12VDC (或更高的电压)。

然后、我将连接一个容性负载：一个简单的450V/930uF 电解电容器(因此极化)、我认为该电容器将在数秒内以12伏的电压充电。

之后、我将连接我的 HHO 单元(实质上是一个电容器)、我将观察/测量 HHO 产生的值。

最后、我将连接整个 RLC 电路、该电路由与 HHO 单元耦合的电感器组成、我将尝试将其置于谐振状态、只需改变 PWM 频率即可。

如果一切都按预期运行、我将从 PWM 模式更改为独立模式(相应地更改所有跳线和数字输入)、并且我将尝试在数字输入端注入两个不同的频率以查看将发生什么情况。

就是这样。 您能帮助我在 PWM 模式下至少达到第一个目标吗？

必须启用/禁用什么？  

我必须施加哪些电压？

如何连接/连接端子和示波器探头？

提前感谢您、祝您愉快

Fabrizio

Hallo Jeff、首先感谢您的回答、很抱歉我的延迟。

您能否确认 DHL / DLH 已通过电阻电位器连接到 VSS？

我不知道您要谈论哪个电位器：只需  将 DHL/DLH 跳线开路(用于 PWM)。

R1是否短接？ 此外、应将 EN/5V 短路、以便1210上的 EN 引脚 为高电平。

R1是放置在控制器和 Q2 FET 之间的 SMD 电阻器... 是否应短接？ 我可以通过哪种方式实现这一目标？ 我确认 EN/5V 跳线(J3)短路。

您应该会在 TP5和 TP11上看到驱动器输出、以确认驱动器正在切换

驱动器正在正常切换。

以确保器件已启用探头 TP8的5V 电压

我的探针在 TP8处显示了正确的+5V 信号。

我想您的输出电压将是恒定的直流值(因为您作为降压转换器运行)、并且由于 GaN 的功率密度、它将具有快速的响应时间。 这些脉冲在半桥中通过驱动系统和峰值 FET 电流产生。

这些脉冲在半桥中通过驱动系统和峰值 FET 电流产生。 由于反向恢复损耗为零、并且由于开关速度更快、开关损耗降低、总损耗最终会更低。

您的上述句子对我来说是完全模糊的、hheheheh、我不是一名电子工程师、我不知道您的意思是什么。

我会注意到"snvu572" PDF 文档中显示的图片有错误： 在第7页、图3.中、PWM 的测试点位于跳线 J3 (EN\5V)的正下方、EN 的测试点位于 U2芯片的正下方、而在第9页、图5中则是如此。 交换上述标签(PWM 和 EN)：EN 位于 J3下、PWM 位于 U2芯片下。

在我的电路板上、测试点与第7页的图3中的测试点相同。

最后：如果在电路板允许的任何配置中、我都不能有纳波脉冲功率输出、我现在可以将电路板扔进箱中... 但这不是必需的... 对吧？ 是否有办法满足我的需求 Jeff？

感谢您的耐心、祝您愉快。

Fabrizio

早上好、Jeff、非常感谢您提供了有关降压转换器拓扑的信息和启发文档。

也许我已经引入了一些困惑、要求双频输出、这是我的最终目标； 无论如何、我尝试单独驱动通道、并观察到所有允许的配置都不能满足我的需求、简单的原因是-即使单独使用高侧或仅使用低侧-我也看不到任何脉冲输出： 它在单通道驱动、绝对直线、任何频率(最高尝试2MHz)下都保持不变。

相反、将电路板配置为 PWM 模式、输出显示了前面提到的50 KHz 下的奇怪正弦曲线、该正弦曲线将在该频率以上保持不变并保持不变(在这种情况下、功耗上升超过5安培、空载)。

如果您对如何配置 EVM 板并每次仅使用一个 FET 进行布线有任何了解、这将允许我使用脉冲直流作为输出、请告诉我！

相反、如果无法做到这一点、您能不能让我找到一个按我的需求行事的电路板吗？

非常感谢您浪费宝贵的时间。

祝你度过美好的一天

Fabrizio。

感谢您对 Jeff 的回答、您认为两个相同类型的板如何让我获得所需的结果？

两个 HBs 将产生全桥、通常适用于正向和反向控制电机... 我看不到任何"脉冲"行为...

但我愿意接受您能提供的任何有效解释！

Fabrizio

早上好、Jeff、

根据所示的电路、我首先需要用 EVM 上存在的两个 GaN FET 之一替换 FET (标记为 Q1_IRFZ44N 或 IRF840)：请不要介意两个电路...让我们只关注一个。

我的电路上的 FET 快速开关、产生大约200ns 的脉冲。

这些脉冲序列、正如您从原理图中轻松理解的那样、允许创建一系列反电动势反馈、这些反馈-感应-被传输到 HHO_CELL (实际上是一个电容器)： 调节 NE555上的频率、我必须使 BIF_COIL (是的、变压器)与 HHO_CELL 谐振。

在我非常无知的情况下、我认为 EVM 板可以采用相同的方式工作、但脉冲速度会非常快(<20ns)。

最后、您对如何使用 EVM 完成上述任务有什么建议吗？

请记住：只有 GaN FET 的低侧必须馈送100V/5A -以我决定的频率、以最快的脉冲-  BIF_COIL！

脉冲越快、反 EMF 尖峰就越高。

调节频率 I 将确保 RLC (BIF_COIL + HHO_CELL)会谐振。

使用 EVM 是否有可能？

我要提前向大家表示感谢

Fabrizio

您好、Fabrizio、

感谢您的解释、很明显、只要总线电压为75V、LMG1020EVM 就能为您提供帮助。 小于20ns 的脉冲是可能的、但 EVM 上的最大总线电压为75V。

当我谈论仅使用1个 EVM 时、如果我们使用1210 EVM 并对其进行修改、该怎么办？

移除底部的电感器以打开输出、然后以某种方式将高侧 GaN Q1与 RLC 交换。 您可以在需要对线圈进行脉冲时打开 Q2。 基本上忽略驱动器的 HI/HO、只使用 LI/LO 来获得100V/5A 20ns 脉冲。 这只是一个想法、您认为它可能适用于您的组件吗？

谢谢、

哈洛·马马杜，非常感谢您的建议：我将非常认真地考虑这一点。

Fabrizio

Hallo Jeff！

您对电路板进行模块化的建议对我来说非常有趣！

首先是因为我想的是一样的：首先我想将 EVM 板扔进纸槽中、然后(因为板有点贵)我想用它替换我的一个旧 H 桥、最后、 切断一些电路板的轨道、并在中间放置一些跳线、以隔离两个 GaN FET (从而使漏极和源极完全独立)、而不受 LMG1210驱动器发出的信号的影响。

我看到的主要问题是履带尺寸：非常小、在微观组件附近危险... 是否有任何关于如何在本模式中安全进行的建议？ 我拥有一个体面的返工站、能够在不同温度下使用各种喷嘴吹热空气。

非常感谢

Fabrizio