JAJU923 February   2024

 

  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 設計の考慮事項
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 LMG2100
      2. 2.3.2 INA241A
      3. 2.3.3 LMR38010
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1 3 相 GaN インバータの電力段
      1. 3.1.1 LMG2100 GaN ハーフブリッジ電力段
    2. 3.2 INA241A によるインライン シャントの高精度位相電流センシング
    3. 3.3 位相電圧および DC 入力電圧のセンシング
    4. 3.4 電力段の PCB 温度監視
    5. 3.5 パワー マネージメント
      1. 3.5.1 48V から 5V への DC/DC コンバータ
      2. 3.5.2 5V～3.3V レール
    6. 3.6 ホスト MCU へのインターフェイス
  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 ハードウェア要件
      1. 4.1.1 TIDA-010936 の PCB の概要
      2. 4.1.2 TIDA-010936 のジャンパ設定
      3. 4.1.3 C2000™ MCU LaunchPad™ 開発キットへのインターフェイス
    2. 4.2 ソフトウェア要件
    3. 4.3 テスト設定
    4. 4.4 テスト結果
      1. 4.4.1 パワー マネージメントおよびシステムのパワーアップとパワーダウン
    5. 4.5 GaN インバータ ハーフブリッジ モジュールのスイッチ ノード電圧
      1. 4.5.1 48V DC バスでのスイッチ ノード電圧過渡応答
        1. 4.5.1.1 ±1A 時の出力電流
        2. 4.5.1.2 ±10A 時の出力電流
      2. 4.5.2 PWM 周波数の DC バス電圧リップルへの影響
      3. 4.5.3 効率の測定
      4. 4.5.4 熱解析
      5. 4.5.5 無負荷時の損失テスト (COSS 損失)
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 設計ファイル {必須トピック}
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
        1. 5.1.3.1 レイアウト プリント
      4. 5.1.4 Altium プロジェクト
      5. 5.1.5 ガーバー ファイル
      6. 5.1.6 アセンブリの図面
    2. 5.2 ツールとソフトウェア
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標
  12. 6著者について
  13. 7謝辞

4.5.5 無負荷時の損失テスト (COSS 損失)

実効的な寄生容量性損失を確認するため、PWM デューティ サイクル 50%、PWM スイッチング周波数 8kHz～80kHz、負荷電流ゼロでの TIDA-010936 PCB の電力損失を測定しました‌ (式 3 を参照)。

式 3. P COSS l o s s = C O S S FET × V D C 2 × f P W M × 2

シュミレーションには、LMG2100R044 のデータ シートに記載されている COSS(TR) = 501pF を使用し、さらに PCB とケーブル配線の寄生容量に起因する 80pF 相当の基板関連容量を追加しています。

PWM スイッチングがゼロのときの TIDA-010936 の電源電流オフセットを差し引くために、最初に PWM スイッチングなしで測定が行われ、PWM スイッチングなしの 48V 電源で 0.765W の電力損失が得られました。次に、シミュレーションされた COSS の電力損失に対して、8kHz から 80kHz の段階的な PWM による消費電力の増加が出力されました。さらに、(スイッチング時の) 3 相電圧をセンシングするための位相電圧抵抗分圧器の損失も、COSS の電力損失に加算されないように、測定値から差し引かれました。このシミュレーションは、COSS の電力損失の測定値とほぼ一致しています。

GUID-20240220-SS0I-2F3F-JG7H-1VBDFZRRLD8Z-low.svg図 4-26 48V‌DC‌ での無負荷 (COSS) 時の電力損失と PWM 周波数との関係