為96–150 V電池系統設計緊湊且高效的無刷直流（BLDC）馬達驅動器面臨一系列獨特挑戰。功率級需能承受中等電壓並實現高速切換與低導通損耗，同時具備強大的電流感測與保護功能。直到現在，尚無針對此操作點的即用型參考設計。

EPC9196填補了這項空白。它是一款基於EPC2304 eGaN^® FET的25 A_RMS 三相逆變器評估板，專為以下運動控制應用而設計：

• 自動導引車（AGV）與移動機器人的轉向驅動
• 中低功率的機器人致動器與伺服關節
• 小型電動平台的牽引馬達

架構總覽

EPC9196 整合三個使用 EPC2304 GaN FET（200 V，最大 RDS(on) 為 5.0 mΩ）之半橋功率級、閘極驅動器、電流與電壓感測、以及過熱與過流保護。主要電氣規格包括：

• 輸入電壓範圍：30 V – 170 V
• 輸出電流：每相高達 25 A_RMS（35 A 峰值）
• 切換頻率：高達 150 kHz
• dv/dt 優化：<10 V/ns，可降低 EMI 與馬達噪音
• 相電流感測頻寬：使用 ACS37003 前端，頻寬達 400 kHz
• 電壓與溫度監測：涵蓋所有相位、DC 母線與板載 AD590 熱感測器

為何 25 A_RMS 很重要

許多馬達驅動應用——特別是在自主系統中——需要 25–400 A_RMS 的電流。多數商業參考設計集中於<15 A 的低壓系統或>50 A 的高功率驅動。EPC9196 是第一款針對 96–150 V 操作並具備 25 A_RMS 能力而最佳化的參考設計。

這使設計人員能在具代表性的操作條件下評估 GaN 解決方案，無需依賴體積過大的開發平台或未經驗證的客製化設計。

元件選擇：EPC2304

選擇 EPC2304 是基於其 QFN 封裝、200 V 額定值，以及同級中最低的 RDS(on)。主要元件特性包括：

• R_DS(on)：最大 5.0 mΩ
• Q_G：VGS = 5 V 時典型值為 22.3 nC
• 優值（R_DS(on) × Q_G）：適用於高切換頻率，導通損耗極低
• 熱設計：頂面冷卻，便於安裝散熱器

EPC9196 支援四分之一磚式散熱器安裝，並已使用 t-Global 與 Bergquist 導熱材料進行驗證，確保良好的電氣隔離與熱性能。

熱特性分析

在 60 kHz PWM、150 V_DC 輸入與自然對流冷卻條件下連續運行時：

• 無散熱器：每相可達 8.5 A_RMS，溫升 <50°C
• 有散熱器：每相可達 13 A_RMS，溫升 <50°C
• 短時瞬變：每相可達 25 A_RMS

系統整合能力

EPC9196 透過 40 針介面（EPC9147x 系列）支援標準控制器平台，可快速連接至：

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

電壓與電流感測信號縮放至 3.3 V 邏輯電位，與大多數嵌入式 ADC 相容。過流保護可透過跳線進行硬體強制或由軟體監控。

應用說明

• 內建感測電路支援適用於 FOC 或 SVPWM 控制策略的快速回授頻寬。
• 由於 GaN FET 具零反向恢復特性，死區時間可縮短至 <50 ns。
• 電路板佈局具低回路電感與乾淨的切換節點轉換，經示波器驗證。

獲取設計

EPC9196現已開放評估與開發。設計檔案可於 EPC 的產品頁面下載。

對於開發 96–150 V 級 GaN 馬達控制系統的團隊而言，EPC9196 提供一個經驗證、文檔齊全的平臺，可加速原型製作與效能驗證。

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Federico Unnia, Senior Application Engineer - Motor Drive