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

2.3.3 デュアル アクティブ ブリッジ - ゼロ電圧スイッチング (ZVS)

一方の MOSFET をオフにしてから、ブランチのもう一方の MOSFET をオンにするまでにデッドタイムがあります。このデッドタイム中、インダクタに蓄積されたエネルギーによって MOSFET の出力容量が放電され、MOSFET がオンになる前にゼロ電圧に近い値に保持されます。ターンオン時に MOSFET の両端の電圧がゼロに近くなっているこの状況をゼロ電圧スイッチング (ZVS) と呼びます。これは、このトポロジの主な利点です。 一方のブリッジでは電流が自然に遅れているため、誘導性成分に蓄積されたエネルギーによって、遅れブリッジのすべてのスイッチと進みブリッジの一部のスイッチで ZVS が発生します。これは、MOSFET の出力容量の充放電 (EC = 0.5CV2) に利用できる蓄積された誘導性エネルギー (EL = 0.5LI2) に依存します。この MOSFET の出力容量も、コンバータの負荷と入力 / 出力電圧比に依存します。ZVS の境界の詳細については、セクション 2.3.4.2 を参照してください。ここで、 ZVS の原理を、期間 1 から期間 2 への遷移で説明します。すべてのターンオン イベントに対して同様の分析を実行できます。

期間 1 から 2 への遷移が発生すると、 1 次側スイッチ Q1 および Q5 は導通を継続しますが、2 次側では Q6 および Q7 がオフになり、Q5 および Q8 がオンになります。最初は、導通時に Q6 および Q7 の両端の電圧がゼロになり、Q5 および Q8 が 2 次側電圧を遮断します。デッドタイム時は、2 次側のすべてのスイッチがオフになり、インダクタに蓄積されたエネルギーが電流を循環し、これにより MOSFET Q5 および Q8 のコンデンサが放電してゼロになり、MOSFET Q6 および Q7 のコンデンサは 2 次側電圧まで充電されます。図 2-11 に、この電流の整流状態を示します。

TIDA-010054 2 次側での ZVS 遷移 - コンデンサ図 2-11 2 次側での ZVS 遷移 - コンデンサ

コンデンサの充電と放電が終わった後も、電流は流れ続ける必要があります。電流はダイオード D5 および D8 を流れ、その結果、図 2-12 に示すように MOSFET Q5 および Q8 の両端の電圧がゼロにクランプされます。次の期間では、電圧がゼロのときに MOSFET Q5 および Q8がオンになるため、ターンオン損失が完全に減少します。ダイオードの近くにある矢印は、ダイオードが導通中で MOSFET がオフであることを示します。

TIDA-010054 2 次側での ZVS 遷移 - ダイオード図 2-12 2 次側での ZVS 遷移 - ダイオード

同様に、期間 2 から 3 への遷移中の 1 次側スイッチ両端のゼロ電圧スイッチングについて、以下のセクションで説明します。期間 2 から 3 への遷移が発生すると、 2 次側スイッチ Q5 および Q8 は導通を継続しますが、1 次側では Q1 および Q4 がオフになり Q2 および Q3 がオンになります。最初は、導通時に Q1 および Q4 の両端の電圧がゼロになり、Q2 および Q3 が 2 次側電圧を遮断します。デッドタイム時は、1 次側のすべてのスイッチがオフになり、インダクタに蓄積されたエネルギーが電流を循環させて、これにより MOSFET Q2 および Q3のコンデンサが放電してゼロになり、MOSFET Q1 および Q4 のコンデンサは 1 次側電圧まで充電されます。図 2-13 に、この電流の整流状態を示します。

TIDA-010054 1 次側での ZVS 遷移 - コンデンサ図 2-13 1 次側での ZVS 遷移 - コンデンサ

コンデンサの充電と放電が終わった後も、電流は流れ続ける必要があります。電流はダイオード D2 および D3 を流れ、その結果、図 2-14 に示すように MOSFET Q2 および Q3 の両端の電圧がゼロにクランプされます。次の期間では、電圧がゼロのときに MOSFET Q2 および Q3 がオンになるため、ターンオン損失が完全に減少します。ダイオードの近くにある矢印は、ダイオードが導通中で MOSFET がオフであることを示します。

TIDA-010054 1 次側での ZVS 遷移 - ダイオード図 2-14 1 次側での ZVS 遷移 - ダイオード