JAJU913 December   2023

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 DC/DC 昇圧コンバータ
      2. 2.2.2 双方向DC/DCコンバータ
      3. 2.2.3 DC/AC コンバータ
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1  TMDSCNCD280039C - C2000™ マイコン controlCARD™ 向けの TMS320F280039C 評価基板
      2. 2.3.2  LMG3522R030 ドライバ、保護機能、温度レポート機能内蔵、650V、30mΩ の GaN FET
      3. 2.3.3  TMCS1123 - 高精度ホール効果電流センサ
      4. 2.3.4  AMC1302 - 高精度、±50mV 入力、強化絶縁型アンプ
      5. 2.3.5  ISO7741 信頼性の高い EMC 特性、クワッドチャネル (順方向 3、逆方向 1)、強化絶縁型デジタル アイソレータ
      6. 2.3.6  ISO7762 信頼性の高い EMC 特性、6 チャネル (順方向 4、逆方向 2)、強化絶縁型デジタル アイソレータ
      7. 2.3.7  UCC14131-Q1 車載用、1.5W、12V～15V VIN、12V～15V VOUT、高密度、5kVRMS 超の絶縁型 DC/DC モジュール
      8. 2.3.8  ISOW1044 DC/DC 電源内蔵、低放射、5kVRMS、絶縁型 CAN FD トランシーバ
      9. 2.3.9  ISOW1412 電源内蔵、低放射、500kbps、強化絶縁型 RS-485/RS-422 トランシーバ
      10. 2.3.10 OPA4388 クワッド、10MHz、CMOS、ゼロドリフト、ゼロ クロスオーバ、真の RRIO 高精度オペアンプ
      11. 2.3.11 OPA2388 デュアル、10MHz、CMOS、ゼロドリフト、ゼロ クロスオーバ、真の RRIO 高精度オペアンプ
      12. 2.3.12 INA181 26V、双方向、350kHz、電流センス アンプ
  9. 3ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 3.1 ハードウェア要件
    2. 3.2 テスト設定
      1. 3.2.1 DC/DC 昇圧段
      2. 3.2.2 双方向 DC/DC 段
    3. 3.3 テスト結果
      1. 3.3.1 DC/DC 昇圧コンバータ
      2. 3.3.2 双方向DC/DCコンバータ
  10. 4設計とドキュメントのサポート
    1. 4.1 デザイン ファイル
      1. 4.1.1 回路図
      2. 4.1.2 BOM
    2. 4.2 ツールとソフトウェア
    3. 4.3 ドキュメントのサポート
    4. 4.4 サポート・リソース
    5. 4.5 商標
  11. 5著者について

2.2.2 双方向DC/DCコンバータ

双方向 DC/DC コンバータ トポロジのブロック図を、図 2-3 に示します。このような非絶縁型トポロジでは、バッテリ エネルギーを蓄積できるシステムで双方向コンバータが使用できます。双方向性が求められる理由として、コンバータは一方向ではバッテリ チャージャ (降圧モード) として機能し、一方ではバッテリを放電 (昇圧モード) して DC リンクにより高い安定した出力電圧を供給する必要があるからです。

GUID-20231206-SS0I-RSJJ-3T5L-8KX6VRB1T3M3-low.svg図 2-3 双方向 DC/DC コンバータのブロック図

昇圧モードでは、このコンバータは DC リンク経由でインバータに電力供給するため、放電電流は 30A に制限されます。昇圧モードでも、より高い電力レベルに到達するために 30A の充電電流を使用する可能性があります。その結果、FET の導通損失とスイッチング損失が大きくなるため、分岐のインターリーブを行えます。また、分岐を並列化することで、出力 EMI フィルタを通るスイッチング周波数を 2 倍にでき、小型化にも寄与します。リップル電流を低減するために、レッグ間に 360°/2 = 180° の位相差が適用されます。両方の分岐から同じ電流が求められることで出力電流は 2 倍になり、デューティ サイクルはバッテリ電圧と DC リンク電圧に応じて固定されます。さらに、スイッチが相補的に切り換わる間に、電流パスの短絡を避けるため、ハーフ ブリッジ FET の間にデッド タイムが挿入されます。インターリーブされた両段には、定格 186μH の個別の入力コンデンサと Bourns インダクタ 145452 (D6755)、および出力リップル電圧を最小限に抑えるための共通の出力コンデンサが設けられています。すべてのパッシブ部品は、リップルと EMI のワーストケース要件を満たすように設計されています。

したがって、このデザインでは、降圧段に 3.6kW の出力を供給する定格となっており、最大 7.2kW までのバッテリ充電が可能です。インターリーブされた各段は 60kHz の周波数で切り換えられ、その結果 120kHz の等価出力周波数となります。