TIDA-010042

Diseño de referencia de controlador de carga MPPT basado en GaN de 400 W y optimizador de potencia

TIDA-010042

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Información general

Este diseño de referencia es un regulador de carga solar con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) para baterías de 12 V y 24 V que se puede utilizar como optimizador de energía en el futuro. Este diseño de referencia compacto está orientado a diseños de cargadores solares de pequeña y mediana potencia y es capaz de funcionar con módulos de paneles solares de 15 V a 60 V, baterías de 12 V o 24 V y proporcionar una corriente de salida de hasta 16 A. El diseño utiliza un convertidor reductor para bajar la tensión del panel a la de la batería. La etapa de potencia de medio puente con controladores internos integrados está controlada por una unidad de microcontrolador (MCU), que calcula el punto de máxima potencia utilizando el método de perturbación y observación. El regulador de carga solar MPPT se ha creado teniendo en cuenta las consideraciones del mundo real, como la protección de batería inversa, las alarmas e indicaciones programables por software y la protección contra sobretensiones y descarga electrostática (ESD).

Funciones
  • Rendimiento del 98.5 % en sistemas de 12 V y del 98.8 % en sistemas de 24 V
  • Amplio rango de tensión de entrada de 15 V a 60 V
  • El diseño flexible admite tensiones de batería de 12 V y 24 V
  • Corriente de salida máxima de 16 A
  • Protección contra inversión de polaridad, sobrecarga y sobredescarga de la batería
  • Capacidad de detección de exceso de temperatura del sistema
  • Placa de factor de forma pequeño de 83 mm × 82 mm × 26 mm
Opciones de tensión de salida TIDA-010042.1
Tensión de entrada (Min) (V) 16
Tensión de entrada (Máx) (V) 60
Tensión de salida (Nom) (V) 12
Amperímetro de salida (Máx) (A) 33
Potencia de salida (W) 396
Aislado/Sin aislar Non-Isolated
Tipo de entrada DC
Topología
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Se desarrolló una placa completamente integrada únicamente para pruebas y validación de rendimiento y no está disponible para la venta.

Archivos de diseño y productos

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Descripción general del diseño de referencia y datos de las pruebas de rendimiento verificadas

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Lista completa de componentes de diseño, designadores de referencia y números de fabricantes/piezas

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Fichero de diseño que contiene información sobre la capa física de la PCB de diseño

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Archivo de trazado de capas de PCB para generar el trazado del diseño de PCB

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Diagrama esquemático detallado del diseño y los componentes

Productos

Incluye productos de TI en el diseño y posibles alternativas.

Diodos TVS

TVS3300Dispositivo de protección contra sobretensiones de abrazadera plana de 33V

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Módulos de potencia (inductor integrado)

TPSM365R6Módulo de alimentación de convertidor reductor síncrono de 0.6 A, entrada de 3 V a 65 V, salida de 1

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Drivers del lado de tierra

UCC27517Controlador de compuerta único canal 4-A/4-A con UVLO 5V y retardo propagación 13ns paquete SOT-23

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Etapas de potencia de nitruro de galio (GaN)

LMG2100R044Transistor de efecto de campo (FET) de GaN de medio puente de 100 V y 4.4 mΩ con controlador y prote

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Semiconductores

TPS7A20Regulador lineal de tensión de caída baja (LDO) de 300 mA, ruido ultrabajo, IQ baja con PSRR alta

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Interruptores por temperatura

TMP303Comparador de ventana de temperatura programado en fábrica

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MCU Arm Cortex-M0+

MSPM0G1506MCU Arm® Cortex® M0+ de 80 MHz con 2 ADC de 4 Msps, DAC de 12 bits, 3 COMP, 2 OPA y MATHACL, y memor

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MOSFET

CSD18540Q5BMOSFET de potencia NexFET™ de 60 V y canal N, SON simple de 5 mm x 6 mm, 2,2 mOhm

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Versión: 2.0
Fecha de publicación: 31/10/2023

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Información de la versión

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* Guía de diseño 400W GaN based MPPT Charge Controller and Power Optimizer Reference Design (Rev. C) PDF | HTML 8/05/2024
Artículo técnico Design considerations of a 10kW single-phase string inverter based on TI GaN FETs PDF | HTML 21/03/2025
Application brief How GaN Improves Solar Charge Controllers PDF | HTML 26/06/2024

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