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

主なシステム仕様

TIDA-010936 小型フォーム ファクタ 3 相 GaN インバータのリファレンス デザインの主な仕様を 表 1-1 に示します。このデザインは、C2000 MCU LaunchPad 開発用の 40 ピン インスタンス (J1~J3 および J4~J2) に直接接続できます。TIDA-010936 には、LaunchPad に 3.3V を供給するためのゼロ Ω 抵抗オプションが含まれています。表 1-2表 1-3 に TIDA-010936 のピン配置を示します。

表 1-1 3 相インバータの主な仕様
パラメータ標準値備考
DC 入力電圧48V (12V–60V)絶対最大電圧 80V
最大 3 相連続出力電流16ARMSテスト条件:周囲温度 25℃でヒートシンクなし
最大出力電力DC 48V 時に 825W力率 0.9 の場合
パワー FET のタイプGaN 技術ハイサイド ゲート ドライバおよびローサイド ゲート ドライバ内蔵のハーフブリッジ パワー モジュール (LMG2100)
PWM スイッチング周波数 (テスト済み)20kHz~80kHz80kHz を超える PWM 周波数に対応
PWM デッドバンド16.66ns-
位相電流センシング | アンプ1mΩ シャント | INA241A差動、非絶縁型電流センシング アンプ、50V/V、強化 PWM 除去機能搭載 (INA241A)
位相電流最大範囲±33A0V~3.3V にスケーリング済み、バイアス 1.65V
PCB レイヤ構成4 層、2 オンスの銅
GaN FET PCB 面積16mm × 51mm3 相 GaN + シャント
PCBサイズ68.63mm × 70mm寸法 (mil): 2702mil × 2756mil
温度範囲-40℃~85℃
ホスト プロセッサとのインターフェイステキサス・インスツルメンツのブースタパック互換ピン配置は表 1-2表 1-3 を参照
LaunchPad 用の 3.3V または 5V 電源オプション合計 600mA (最大)0Ω 抵抗でイネーブル
表 1-2 インターフェイス仕様ヘッダー J2
ピン信号I/O (3.3V)ピン信号I/O (3.3V)
J2-13.3V 電源 (オプション)O または N/C (R48 は未実装)J2-25V 電源 (オプション)O または N/C (R47 は未実装)
J-23NCJ2-4GNDGND
J2-5NCJ2-6VDC_BusO (0~3.3V) (1)
J2-7NCJ2-8VAO (0~3.3V) (1)
J2-9NCJ2-10VBO (0~3.3V) (1)
J2-11NCJ2-12VCO (0~3.3V) (1)
J2-13NCJ2-14IAO (0~3.3V)
J2-15NCJ2-16IBO (0~3.3V)
J2-17NCJ2-18温度O (0~3.3V)
J2-19NCJ2-20NC
ショットキー ダイオードを使用した過電圧保護機能により、出力電圧を 3.6V 以下に維持
表 1-3 インターフェイス仕様ヘッダー J3
ピン信号I/O (3.3V)ピン信号I/O (3.3V)
J3-1PWM A (ハイサイド)I (バッファ内の 10k の電力供給)J3-2GNDGND
J3-3PWM A (ローサイド)I (バッファ内の 10k の電力供給)J3-4NC
J3-5PWM B (ハイサイド)I (バッファ内の 10k の電力供給)J3-6NC
J3-7PWM B (ローサイド)I (バッファ内の 10k の電力供給)J3-8NC
PWM C (ハイサイド)I (バッファ内の 10k の電力供給)J3-10OCO
J3-11PWM C (ローサイド)I (バッファ内の 10k の電力供給)J3-12NC
J3-13NCJ3-14NC
J3-15NCJ3-16NC
J3-17NCJ3-18NC
J3-19NCJ3-20NC