JAJU732E June   2019  – April 2024 TMS320F28P550SG , TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SG-Q1 , TMS320F28P559SJ-Q1

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   参照情報
  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  UCC14141-Q1
      3. 2.2.3  AMC1311
      4. 2.2.4  AMC1302
      5. 2.2.5  OPA320
      6. 2.2.6  AMC1306M05
      7. 2.2.7  AMC1336
      8. 2.2.8  TMCS1133
      9. 2.2.9  TMS320F280039C
      10. 2.2.10 TLVM13620
      11. 2.2.11 ISOW1044
      12. 2.2.12 TPS2640
    3. 2.3 システム設計理論
      1. 2.3.1 電源システムとのデュアル アクティブ ブリッジの類似性
      2. 2.3.2 デュアル アクティブ ブリッジ – スイッチング シーケンス
      3. 2.3.3 デュアル アクティブ ブリッジ - ゼロ電圧スイッチング (ZVS)
      4. 2.3.4 デュアル アクティブ ブリッジ - 設計上の考慮事項
        1. 2.3.4.1 漏れインダクタ
        2. 2.3.4.2 ソフト スイッチングの範囲
        3. 2.3.4.3 インダクタンスの電流への影響
        4. 2.3.4.4 位相シフト
        5. 2.3.4.5 コンデンサの選択
          1. 2.3.4.5.1 DC ブロッキング コンデンサ
        6. 2.3.4.6 スイッチング周波数
        7. 2.3.4.7 トランスの選択
        8. 2.3.4.8 SiC MOSFET の選択
      5. 2.3.5 損失解析
        1. 2.3.5.1 SiC MOSFET とダイオードの損失
        2. 2.3.5.2 トランスの損失
        3. 2.3.5.3 インダクタの損失
        4. 2.3.5.4 ゲート ドライバの損失
        5. 2.3.5.5 効率
        6. 2.3.5.6 熱に関する注意事項
  9. 3回路の説明
    1. 3.1 電力段
    2. 3.2 DC 電圧センシング
      1. 3.2.1 1 次側 DC 電圧検出
      2. 3.2.2 2 次側 DC 電圧検出
        1. 3.2.2.1 2 次側バッテリ電圧センシング
    3. 3.3 電流検出
    4. 3.4 電力アーキテクチャ
      1. 3.4.1 補助電源
      2. 3.4.2 ゲート ドライバのバイアス電源
      3. 3.4.3 検出回路用の絶縁型電源
    5. 3.5 ゲート ドライバの回路
    6. 3.6 追加回路
    7. 3.7 シミュレーション
      1. 3.7.1 構成
      2. 3.7.2 シミュレーションを実行
  10. 4ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 4.1 必要なハードウェアとソフトウェア
      1. 4.1.1 ハードウェア
      2. 4.1.2 ソフトウェア
        1. 4.1.2.1 ソフトウェア入門
        2. 4.1.2.2 ピン構成
        3. 4.1.2.3 PWM の構成
        4. 4.1.2.4 高分解能の位相シフト構成
        5. 4.1.2.5 ADC 構成
        6. 4.1.2.6 ISR 構造
    2. 4.2 テスト設定
    3. 4.3 PowerSUITE GUI
    4. 4.4 ラボ
      1. 4.4.1 ラボ 1
      2. 4.4.2 ラボ 2
      3. 4.4.3 ラボ 3
      4. 4.4.4 ラボ 4
      5. 4.4.5 ラボ 5
      6. 4.4.6 ラボ 6
      7. 4.4.7 ラボ 7
    5. 4.5 テスト結果
      1. 4.5.1 閉ループのパフォーマンス
  11. 5デザイン ファイル
    1. 5.1 回路図
    2. 5.2 部品表 (BOM)
    3. 5.3 Altium プロジェクト
    4. 5.4 ガーバー ファイル
    5. 5.5 アセンブリの図面
  12. 6関連資料
    1. 6.1 商標
  13. 7用語
  14. 8著者について
  15. 9改訂履歴

2.3.4.5 コンデンサの選択

デュアル アクティブ ブリッジの出力コンデンサは、リップルに対処できるように設計する必要があります。図 2-19 は、コンデンサの電流が電流 IHB2 と出力電流 ILoad の差であることを示しています。この値は、式 17 に示すように IOUT とも呼ばれます。図 2-20 に、これらの波形も示します。IHB2 は 、整流されてスケーリングされたインダクタ電流です。最適な出力電流 Iout は、POUT / V2 によって得られます。Iout と IHB2 の差から、電荷 ΔQ (青で着色した部分) が得られます。その後、最大許容リップル電圧について、式 18 を使用して必要な容量を計算できます。

式 17. I c a p = I H B 2 - I o u t
式 18. C o u t = Δ Q V r i p p l e

電流波形は入力と出力の電圧比と位相シフトに依存するため、すべてのコーナー ケースについてこの分析を行う必要があります。

MATLAB® スクリプトを使用して、さまざまな入力と出力の電圧比について ΔQ を取得します。スクリプトは最初に、図 2-20 に示す理想的なコンデンサ電流波形を補間して、Iout を減算します。その結果として得られる波形が、コンデンサの電流 IC,out です。次に、IC,out の積分を計算します。(∫IC,out) の最大値から (∫IC,out) の最小値を減算すると ΔQ が得られます。この結果、10kW の出力電力と公称入出力電圧に対して ΔQ は 12μC になります。出力電圧が低い場合、ΔQ は 50μC まで上昇します。5V の電圧リップルがあるとすれば、式 18を使って、必要な出力容量は 10µF となります。これらは、コンデンサに寄生成分がないと仮定した場合の最適な値です。現在の設計では、ESR が比較的高いアルミ電解コンデンサを使用しています。したがって、リップルを 5% に低減するには、470µF の出力容量が必要です。次の設計変更では、設計をフィルム コンデンサに変更すれば、ESR がはるかに低いため、出力容量を大幅に低減できます。

TIDA-010054 デュアル アクティブ ブリッジの出力電流図 2-19 デュアル アクティブ ブリッジの出力電流
TIDA-010054 出力コンデンサ電流図 2-20 出力コンデンサ電流

また、コンデンサは RMS 電流を処理できる必要があります。これは 式 19 で計算できます。

式 19. I C , R M S = φ 2 × π × 1 3 × ( i C 2 2 + i C 2 × i C 3 + i C 3 2 ) + ( 1 - φ 2 × π ) × 1 3 × ( i C 1 2 + i C 1 × i C 2 + i C 2 2 )

ここで、

i C 1 = ( i 1 × N ) - I o u t  
i C 2 = ( i 2 × N ) - I o u t
i C 3 = ( - i 1 × N ) - I o u t