TIDA-00951

UPS 向け、2kW、48V ~ 400V、効率 93% 超、絶縁型双方向 DC/DC コンバータのリファレンス・デザイン

TIDA-00951

設計ファイル

概要

TIDA-00951 は 2kW の絶縁型双方向 DC/DC コンバータのリファレンス・デザインです。400V DC-BUS と 12 ~ 14 セルのリチウム・バッテリ・パックの間で電力を転送する機能があり、UPS(無停電電源)、バッテリ・バックアップ、電力蓄積の各アプリケーションで使用できます。このリファレンス・デザインは、バックアップ・モードでは ZVS を使用するアクティブ・クランプ昇圧コンバータとして動作し、48V バッテリから 400V DC-BUS に電力を転送します。電圧供給のフル・ブリッジ・バッテリ・チャージャとして動作するこのリファレンス・デザインは、400V DC BUS から 48V バッテリを充電する場合、93% を上回る効率を実現できます。また、このリファレンス・デザインは、DC BUS とバッテリの過電流や過電圧に対する保護機能も内蔵しています。

特長
  • デジタル制御式の絶縁型双方向 DC/DC コンバータ
  • ZCS ターンオン機能のあるアクティブ・クランプ・フル・ブリッジ昇圧コンバータとして動作するほか、大負荷時に低電圧 FET に対応する ZVS と、高電圧スイッチに対応する ZVS もサポート
  • 36 ~ 60V のバッテリと、300 ~ 400VDC バスに対応する広い動作範囲
  • 低電圧側で 100V FET を使用するコスト最適化設計により、最大 2kW の FET の複数パラレル接続が不要
  • バッテリ充電モードからバックアップ・モードへのモード遷移が 100μs 未満の高速切り替え
  • TIDA-01281 リファレンス・デザインに採用されている TMS320F28033 デジタル・コントローラを使用して、動作を制御
  • TIDA-01141 リファレンス・デザインが搭載している INA240 をベースとして、バッテリ電流を監視するためのハイサイド電流センシング
  • TIDA-01159 デザインが搭載している強化絶縁型ゲート・ドライバ UCC21520 を使用して、高電圧フル・ブリッジを駆動

組み立てられたボードは、テストと性能検証のみの目的で開発されたものであり、販売していません。

設計ファイルと製品

設計ファイル

すぐに使用できるシステム・ファイルをダウンロードすると、設計プロセスを迅速化できます。

TIDUD04A.PDF (1880 K)

リファレンス・デザインの概要と検証済みの性能テスト・データ

JAJU286.PDF (3923 K)

リファレンス・デザインの概要と検証済みの性能テスト・データ

TIDRR65.PDF (676 K)

設計レイアウトとコンポーネントを示した詳細な回路図

TIDRR66A.PDF (114 K)

設計に使用したコンポーネント、参照指定子、メーカー名や型番などを記入した詳細なリスト

TIDRR67.PDF (226 K)

コンポーネントの配置を明示する詳細な設計レイアウト

TIDRR69.ZIP (6563 K)

IC コンポーネントの 3D モデルまたは 2D 図面に使用するファイル

TIDCDH6.ZIP (1995 K)

PCB 設計の基板層に関する情報を記載した設計ファイル

TIDRR68.PDF (1699 K)

PCB 設計レイアウトを生成するための PCB 基板層のプロット・ファイル

製品

設計や代替製品候補に TI 製品を含めます。

C2000 リアルタイム・マイコン

TMS320F2803360MHz、64KB フラッシュ、4.6MSPS ADC、CLA (制御補償器アクセラレータ) 搭載、C2000™ 32 ビット・マイコン (MCU)

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C2000 リアルタイム・マイコン

TMS320F28033-Q1車載対応、60MHz、64KB フラッシュと 4.6MSPS ADC と CLA (制御補償器アクセラレータ) 搭載、C2000™ 32 ビット・マイコン

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N チャネル MOSFET

CSD19536KCSシングル TO-220 封止、2.7mΩ、100V、N チャネル NexFET™ パワー MOSFET

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シャント電圧リファレンス

LM4041A121.2V、精度 0.1%、高精度マイクロパワー・シャント電圧リファレンス

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トランス・ドライバ

SN6505Bソフト・スタート機能搭載、絶縁型電源向け、低ノイズ、1A、420kHz トランス・ドライバ

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ハーフ・ブリッジ・ドライバ

UCC27211A8V UVLO 搭載、負電圧対応、4A、120V ハーフブリッジ・ゲート・ドライバ

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リニア・レギュレータと低ドロップアウト (LDO) レギュレータ

TLV1117800mA、15V、リニア電圧レギュレータ

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ローサイド・ドライバ

UCC27517A5V UVLO 搭載、負の入力電圧に対応、4A/4A、シングルチャネル・ゲート・ドライバ

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温度スイッチ

TMP300抵抗プログラマブル、最大 18V に対応、温度スイッチとアナログ出力センサ

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絶縁型アンプ

AMC1301電流センス向け、±250mV 入力、高精度、強化絶縁型アンプ

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絶縁型ゲート・ドライバ

UCC215205.7kVrms, 4A/6A dual-channel isolated gate driver w/ dual input, disable pin, 8V UVLO in DW package

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絶縁型ゲート・ドライバ

UCC21540デュアル入力、DT ピン採用、DW または DWK パッケージ封止、8V UVLO 機能搭載、5.7kVrms、4A/6A、デュアルチャネル絶縁型ゲート・ドライバ

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降圧コンバータ (スイッチ内蔵)

TPS62160DCS-Control™ 搭載、3V ~ 17V、1A 降圧コンバータ

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電流センス・アンプ・アナログ出力

INA240強化型 PWM 除去機能搭載、-4 ~ 80V、双方向、超高精度電流センス・アンプ

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非反転バッファとドライバ

SN74LVC126A3 ステート出力、4 チャネル、1.65V ~ 3.6V バッファ

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高精度オペアンプ (Vos が 1mV 未満)

OPA376高精度 (0.025mV)、低ノイズ (7.5nV/rtHz)、低静止電流 (760μA) オペアンプ

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技術資料

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種類 タイトル 英語版のダウンロード 日付
* 設計ガイド 2kW、48V ~ 400V、93% 超の効率、絶縁型双方向 DC/DC コンバータのリファレンス・デザイン、UPS 用 (Rev. A) PDF | HTML 2021年 8月 6日
技術記事 For efficiencies’ sake – how to integrate bidirectional power flow into your UPS design (part 2) 2017年 9月 19日
設計ガイド UPS用の2kW、48~400V、93%超の効率、絶縁双方向DC/DC コンバータのリファレンス・デザイン 最新の英語版をダウンロード (Rev.A) PDF | HTML 2017年 8月 25日
技術記事 For efficiencies’ sake – how to integrate bidirectional power flow into your UPS design (part 1) 2017年 6月 7日

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