为96–150 V电池系统设计紧凑、高效的无刷直流（BLDC）电机驱动器面临一系列独特挑战。功率级必须在中等电压下实现高速开关和低导通损耗，同时保持强大的电流检测和保护功能。迄今为止，还没有现成的参考设计专门针对这一工作点。

EPC9196填补了这一空白。这是一款基于EPC2304 eGaN^® FET的25 A_RMS三相逆变器评估板，专为以下运动控制应用开发：

• 自动导引车（AGV）和移动机器人中的转向驱动
• 中低功率的机器人执行器和伺服关节
• 小型电动平台的牵引电机

架构概览

EPC9196集成了三个使用EPC2304 GaN FET（200 V，最大RDS(on)为5.0 mΩ）的半桥功率级、栅极驱动器、电流和电压检测，以及热和过流保护。主要电气规格包括：

• 输入电压范围：30 V – 170 V
• 输出电流：每相高达25 A_RMS（35 A峰值）
• 开关频率：高达150 kHz
• dv/dt优化：<10 V/ns，以降低EMI和电机噪声
• 相电流检测带宽：基于ACS37003前端，带宽为400 kHz
• 电压与温度监测：所有相位、DC母线和板载AD590温度传感器

为何25 A_RMS至关重要

许多电机驱动应用——尤其是在自动化系统中——需要25–400 A_RMS的电流。大多数商用参考设计专注于<15 A的低压系统或>50 A的高功率驱动。EPC9196是第一个为96–150 V操作和25 A_RMS能力而优化的参考设计。

这使设计人员能够在真实工作条件下评估基于GaN的解决方案，无需依赖尺寸过大的开发平台或未经验证的自定义设计。

器件选择：EPC2304

选择EPC2304是基于其QFN封装、200 V额定电压以及其类别中最低的RDS(on)。主要器件特性包括：

• R_DS(on)：最大5.0 mΩ
• Q_G：VGS = 5 V时典型值为22.3 nC
• 性能指标（R_DS(on) × Q_G）：适合在高开关频率下工作并保持最小导通损耗
• 热设计：顶面冷却，便于散热器安装

EPC9196支持四分之一砖式散热器安装，并使用t-Global和Bergquist导热材料进行验证，确保良好的电气隔离和热性能。

热特性

在60 kHz PWM、150 V_DC输入和自然对流冷却下连续运行时：

• 无散热器：每相可达8.5 ARMS，温升小于50°C
• 有散热器：每相可达13 ARMS，温升小于50°C
• 短时瞬态：每相可达25 A_RMS

系统级集成

EPC9196通过40针接口（EPC9147x系列）支持标准控制器平台，可快速对接：

• TI TMS320F28379D（LaunchPad）
• ST NUCLEO-G431/474 系列
• Microchip dsPIC33
• Renesas RA6T2

电压和电流检测信号被缩放为3.3 V逻辑电平，兼容大多数嵌入式ADC。过流保护可通过跳线进行硬件强制或由软件监控。

应用说明

• 集成的检测电路支持适用于FOC或SVPWM控制策略的快速反馈回路带宽。
• 由于GaN FET的零反向恢复特性，可将死区时间最小化至<50 ns。
• 板级布局支持低回路电感和干净的开关节点过渡，已通过示波器波形验证。

访问设计

EPC9196现已开放评估与开发。设计文件可通过EPC的产品页面获取。

对于开发96–150 V级GaN运动控制系统的团队而言，EPC9196提供了一个经过验证、文档齐全的平台，可用于快速原型开发与性能评估。

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Federico Unnia, Senior Application Engineer - Motor Drive