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

1.1 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 と 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) ARM：20 kHz ～ 80 kHz 80kHz を超える PWM 周波数に対応
PWM デッドバンド 16.66ns –
電流センシング アンプ

(A 相と B 相)

 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

(A 相と B 相)

 ±33A 0V ～ 3.3V にスケーリング済み、バイアス 1.65V
機能絶縁型変調器

(C 相)

 1mΩ シャント | AMC0106M05 外部クロック対応、高精度、±50mV 入力、機能絶縁型、デルタ シグマ変調器
位相電流最大範囲

(C 相)

 ±50A

MCU への 3.3V デジタル インターフェイス (クロック/データ)
PCB 層構成 4 層、2 オンスの銅
GaN FET PCB 面積 16mm × 51mm 3 相 GaN + 分流
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 と表 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)
J2-1 3.3V 電源 (オプション) O または N/C (R48 は未実装) J2-2 5V 電源 (オプション) O または N/C (R47 は未実装)
J-23 NC J2-4 GND GND
J2-5 NC J2-6 VDC_Bus O (0 ～ 3.3V)(1)
J2-7 NC J2-8 VA O (0 ～ 3.3V)(1)
J2-9 NC J2-10 VB O (0 ～ 3.3V)(1)
J2-11 NC J2-12 VC O (0 ～ 3.3V)(1)
J2-13 NC J2-14 IA O (0 ～ 3.3V)
J2-15 NC J2-16 IB O (0 ～ 3.3V)
J2-17 NC J2-18 温度 O (0 ～ 3.3V)
J2-19 NC J2-20 NC
(1) 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)
J3-1 PWM A (ハイサイド) I (バッファ内の 10k の電力供給) J3-2 GND GND
J3-3 PWM A (ローサイド) I (バッファ内の 10k の電力供給) J3-4 NC
J3-5 PWM B (ハイサイド) I (バッファ内の 10k の電力供給) J3-6 SD_CLK

I
J3-7 PWM B (ローサイド) I (バッファ内の 10k の電力供給) J3-8 DAT_PhC

O

J3-9

 PWM C (ハイサイド) I (バッファ内の 10k の電力供給) J3-10 OC O
J3-11 PWM C (ローサイド) I (バッファ内の 10k の電力供給) J3-12 NC
J3-13 SD_CLK

O

 J3-14 NC
J3-15 CLK_PhC

I

 J3-16 NC
J3-17 NC J3-18 NC
J3-19 NC J3-20 NC