JAJU510J March   2018  – February 2025 TMS320F28P550SG , TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SG-Q1 , TMS320F28P559SJ-Q1

 

  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 主な使用製品
      1. 2.2.1  UCC21710
      2. 2.2.2  UCC5350
      3. 2.2.3  TMS320F28379D
      4. 2.2.4  AMC3306M05
      5. 2.2.5  OPA4388
      6. 2.2.6  TMCS1123
      7. 2.2.7  AMC0330R
      8. 2.2.8  AMC0381D
      9. 2.2.9  UCC14341
      10. 2.2.10 UCC33421
    3. 2.3 システム設計理論
      1. 2.3.1 3 相 T タイプ インバータ
        1. 2.3.1.1 アーキテクチャの概要
        2. 2.3.1.2 LCL フィルタの設計
        3. 2.3.1.3 インダクタの設計
        4. 2.3.1.4 SiC MOSFET の選択
        5. 2.3.1.5 損失の推定
      2. 2.3.2 電圧検出
      3. 2.3.3 電流検出
      4. 2.3.4 システムの補助電源
      5. 2.3.5 ゲート ドライバ
        1. 2.3.5.1 1200V の SiC MOSFET
        2. 2.3.5.2 650V の SiC MOSFET
        3. 2.3.5.3 ゲート ドライバのバイアス電源
      6. 2.3.6 制御設計
        1. 2.3.6.1 電流ループの設計
        2. 2.3.6.2 PFC の DC バス電圧レギュレーション ループの設計
  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 必要なハードウェアとソフトウェア
      1. 3.1.1 ハードウェア
        1. 3.1.1.1 必要なテスト ハードウェア
        2. 3.1.1.2 設計に使用されているマイクロコントローラ リソース (TMS320F28379D)
        3. 3.1.1.3 F28377D、F28379D 制御カードの設定
        4. 3.1.1.4 設計に使用されているマイクロコントローラ リソース (TMS320F280039C)
      2. 3.1.2 ソフトウェア
        1. 3.1.2.1 ファームウェアの概要
          1. 3.1.2.1.1 CCS プロジェクトを開く
          2. 3.1.2.1.2 デジタル電源 SDK のソフトウェア アーキテクチャ
          3. 3.1.2.1.3 割り込みとラボの構造
          4. 3.1.2.1.4 ファームウェアのビルド、ロード、デバッグ
          5. 3.1.2.1.5 CPU ローディング
        2. 3.1.2.2 保護方式
        3. 3.1.2.3 PWM スイッチング方式
        4. 3.1.2.4 ADC ローディング
    2. 3.2 テストと結果
      1. 3.2.1 ラボ 1
      2. 3.2.2 インバータ動作のテスト
        1. 3.2.2.1 ラボ 2
        2. 3.2.2.2 ラボ 3
        3. 3.2.2.3 ラボ 4
      3. 3.2.3 PFC 動作のテスト
        1. 3.2.3.1 ラボ 5
        2. 3.2.3.2 ラボ 6
        3. 3.2.3.3 ラボ 7
      4. 3.2.4 効率に関するテストのセットアップ
      5. 3.2.5 テスト結果
        1. 3.2.5.1 PFC モード
          1. 3.2.5.1.1 PFC スタートアップ - 230VRMS、400VL-L AC 電圧
          2. 3.2.5.1.2 定常状態の結果 - PFC モード
          3. 3.2.5.1.3 効率、THD、力率の結果 (60Hz) – PFCモード
          4. 3.2.5.1.4 ステップ負荷変動による過渡応答テスト
        2. 3.2.5.2 インバータ モード
  10. 4デザイン ファイル
    1. 4.1 回路図
    2. 4.2 部品表 (BOM)
    3. 4.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
      1. 4.3.1 レイアウト プリント
    4. 4.4 Altium プロジェクト
    5. 4.5 ガーバー ファイル
    6. 4.6 アセンブリの図面
  11. 5商標
  12. 6著者について
  13. 7改訂履歴

2.3.1.4 SiC MOSFET の選択

アーキテクチャの概要で示したように、メイン スイッチング デバイスはスイッチング電圧の全範囲をサポートする必要があります。この設計の 1000V DC リンク電圧をサポートするには、1200V の FET を使用します。ただし、この電圧では、次の要因により SiC への移行が必要になります。

  • 1200V SiC MOSFET のスイッチング速度は、従来型の IGBT より大幅に高速なので、スイッチング損失が低減されます。
  • SiC MOSFET の逆回復充電が非常に小さいため、電圧および電流のオーバーシュートが低減されます。
  • 導通損失が減少するため、全負荷での温度依存性が低くなります。

中央のスイッチには、DC リンク電圧の半分 (この設計では 500V) しか印加されません。そのため、650V デバイスを使用できます。これらの同じ機能により、フル SiC 設計で最高の性能が得られます。この設計では、逆回復損失と電圧オーバーシュートにより、デバイスの選択が制限されます。そのため、1200V の SiC MOSFET + 650V の MOSFET 設計を使用します。

導通損失は主に、1200V の SiC MOSFET の RDS(on) と、650V の SiC MOSFET の RDS(on) により決定されます。75mΩ の SiC デバイスは高温性能に優れており、接合部温度 150℃での RDS(on) の増加はわずか 40% です。データシートの高温 I-V 曲線を使用して、デバイスの導通損失を計算します。

スイッチング損失は、スイッチング周波数と各スイッチング過渡のスイッチング エネルギーの関数であり、スイッチング エネルギーはスイッチング過渡時のデバイスの電流と電圧に関係します。データシートに掲載されているスイッチング エネルギー曲線を使用すると、合計スイッチング損失を推定できます。

同様に、すべてのデバイスの導通損失およびスイッチング損失と、効率を推定できます。熱システム設計の熱インピーダンス情報に基づいて、適切なデバイス定格を選択できます。1200V/75mΩ の SiC MOSFET と 650V/60mΩ の SiC MOSFET は、放熱、効率、コスト間の良いトレードオフとなります。