JAJU923A February   2024  – March 2025

 

  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 設計上の考慮事項
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 LMG2100
      2. 2.3.2 INA241A
      3. 2.3.3 AMC0106M05
      4. 2.3.4 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 インライン分流の高精度位相電流検出
      1. 3.2.1 INA241A 超高精度電流センス アンプ、強化型 PWM 除去機能付き
      2. 3.2.2 AMC0106M05 高精度、±50mV 入力、機能絶縁、デルタ シグマ変調器
    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
      2. 4.4.2 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. 4.4.2.1 48V DC バスでのスイッチ ノード電圧過渡応答
          1. 4.4.2.1.1 ±1A 時の出力電流
          2. 4.4.2.1.2 ±10A 時の出力電流
        2. 4.4.2.2 PWM 周波数の DC バス電圧リップルへの影響
        3. 4.4.2.3 効率の測定
        4. 4.4.2.4 熱解析
        5. 4.4.2.5 無負荷時の損失テスト (COSS 損失)
      3. 4.4.3 相電流検出
  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
  14. 8改訂履歴

AMC0106M05 高精度、±50mV 入力、機能絶縁、デルタ シグマ変調器

図 3-4 は、±50mV の線形入力電圧範囲で、1mΩ、3W 分路 (R39) の機能絶縁変調器 AMC0106M05 (U8) を使用した、相電流検出サブシステムの回路図を示しています。1mΩ の分流値により線形入力範囲は ±50A に決定されます。AMC0106M05 の入力クリッピング範囲は ±64mV なので、最大電流範囲は ±64A です。35ARMS における分流の消費電力は 1.25W です。

TIDA-010936 C 相の AMC0106M05 によるインライン位相電流検出の回路図図 3-4 C 相の AMC0106M05 によるインライン位相電流検出の回路図

絶縁変調器の前の差動アンチエイリアシング ローパス フィルタ (R41 = 10Ω、R45 = 10Ω、C61 = 10nF) のカットオフ周波数は 795kHz で、信号経路の信号対ノイズ性能の向上に役立ちます。ローパス フィルタの目的は、高周波入力ノイズを測定に必要なノイズ レベルを下回るように減衰させることです。入力フィルタがない場合、サンプリング周波数 (fCLKIN) に近いノイズ、またはサンプリング周波数の倍数が、デルタ シグマ変調器によって低周波に偽信号化され、デジタル ローパス フィルタを通過します。コンデンサ C65 = 1nF および C66 = 1nF はオプションで、10MHz を超える周波数での同相入力電圧除去を向上させます。C65 と C66 のサイズは、C61 の 10 分の 1 です。最高の性能を得るには、C65 と C66 の値が 5% 以上優れていることを確認してください。C65 と C66 が一致しないと、同相過渡中に差動入力誤差を引き起こします。NP0 タイプのコンデンサは温度ドリフトが低く、同相フィルタリングに適しています。アナログ電源 AVDD は、100nF のコンデンサ C56 で減結合されます。AVDD は、2 つのブートストラップ電源オプションのいずれかによって供給されます。デフォルトのオプションは、C40 = 4.7µF、電流制限抵抗 R15 = 3Ω で、LMG2100R044 ブートストラップ電源を活用します。ブートストラップ ダイオードが LMG2100R044 GaN-FET に内蔵されています。AMC0106M05 は通常 AVDD 電源から 6.6mA を取得します。この構成では、最大連続デューティ サイクルは約 95% で、10kHz ~ 100kHz の PWM 周波数で動作します。『48V ロボット/サーボ ドライブ向け、高分解能、小型フォーム ファクタの位相電流検出』アプリケーション ノートにあるテスト結果も参照してください。抵抗 R14 = 0Ω は、個別のブートストラップ電源を使用するための構成オプションです。この抵抗は、超高速整流ダイオード D1、4.7µF のコンデンサ C57、3Ω の電流制限抵抗 R34 で構成されており、デフォルトのオプションには実装されていません。デジタル電源 DVDD は、コンデンサ C58 = 2.2µF および C59 = 100nF で減結合されます。直列の 0Ω 抵抗 (R37) は、オプションのフェライト ビーズ用プレースホルダです。フェライト ビーズは過渡負荷電流スパイクの 3.3V プレーンへの結合を低減するのに役立ち、結果として EMI 特性が向上します。AMC0106M05 DOUT ピンに 50Ω の直列ライン終端抵抗 R40 を接続すると、シグナル インテグリティが向上します。オプションのコンデンサ C62 = 33pF を使用すると、変調器の出力ビットストリーム信号のスルー レートが低減され、EMI をさらに低減できます。絶縁変調器からマイコンへのデジタル インターフェイスの改善については、『モーター ドライブにおける絶縁型デルタ シグマ変調器によるシグナル インテグリティの向上』と、『MCU への絶縁型変調器のデジタル インターフェイスによるクロック エッジ遅延補償』アプリケーション ノートも参照してください。