ZHCUBL8 December   2023

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 具有直流/直流转换器的 PV 或电池输入
    2. 1.2 隔离和 CLLLC 转换器
    3. 1.3 直流/交流转换器
    4. 1.4 关键系统规格
  8. 2系统设计原理
    1. 2.1 升压转换器设计
    2. 2.2 MPPT 操作
    3. 2.3 CLLLC 转换器设计
      1. 2.3.1 实现零电压开关 (ZVS)
      2. 2.3.2 谐振回路设计
    4. 2.4 直流/交流转换器设计
  9. 3系统概述
    1. 3.1 方框图
    2. 3.2 设计注意事项
      1. 3.2.1 直流/直流转换器
        1. 3.2.1.1 输入电流和电压检测和 MPPT
        2. 3.2.1.2 浪涌电流限制
      2. 3.2.2 CLLLC 转换器
        1. 3.2.2.1 低压侧
        2. 3.2.2.2 高压侧
      3. 3.2.3 直流/交流转换器
        1. 3.2.3.1 有源元件选择
          1. 3.2.3.1.1 高频 FET：GaN FET
          2. 3.2.3.1.2 隔离式电源
          3. 3.2.3.1.3 低频 FET
        2. 3.2.3.2 无源元件选择
          1. 3.2.3.2.1 升压电感器选择
          2. 3.2.3.2.2 Cx 电容选择
          3. 3.2.3.2.3 EMI 滤波器设计
          4. 3.2.3.2.4 直流链路输出电容
        3. 3.2.3.3 电压和电流测量
    3. 3.3 重点产品
      1. 3.3.1  TMDSCNCD280039C - TMS320F280039C 评估模块 C2000™ MCU controlCARD™
      2. 3.3.2  LMG3522R050 - 具有集成驱动器的 650V 50mΩ GaN FET
      3. 3.3.3  LMG2100R044 - 100V、35A GaN 半桥功率级
      4. 3.3.4  TMCS1123 - 精密霍尔效应电流传感器
      5. 3.3.5  AMC1302 - 具有 ±50mV 输入电压的增强型隔离式精密放大器
      6. 3.3.6  AMC3330 - 具有集成式直流/直流转换器的 ±1V 输入、增强型隔离式精密放大器
      7. 3.3.7  AMC1311 - 高阻抗 2V 输入增强型隔离式放大器
      8. 3.3.8  ISO6741 - EMC 性能优异的通用增强型四通道数字隔离器
      9. 3.3.9  UCC21540 - 增强型隔离式双通道栅极驱动器
      10. 3.3.10 LM5164 - 具有超低 IQ 的 100V 输入、1A 同步直流/直流降压转换器
  10. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
    2. 4.2 测试设置
      1. 4.2.1 直流/直流电路板
      2. 4.2.2 直流/交流电路板
    3. 4.3 测试结果
      1. 4.3.1 输入直流/直流升压结果
      2. 4.3.2 CLLLC 结果
      3. 4.3.3 直流/交流结果
  11. 5设计和文档支持
    1. 5.1 设计文件
      1. 5.1.1 原理图
      2. 5.1.2 BOM
    2. 5.2 工具与软件
    3. 5.3 文档支持
    4. 5.4 支持资源
    5. 5.5 商标
  12. 6作者简介

1 系统说明

为了满足能源可持续性和安全性的要求，人们对可再生能源（如太阳能）和储能系统的需求呈加速趋势。在住宅使用案例中，微型逆变器能够在成本和效率以及简单的终端用户安装方面达到很好的平衡。从另一方面来看，由于此终端设备中缺少双向转换器，储能系统成为现有微型逆变器的一大难题。

此参考设计旨在展示具有完全双向功率流的 4 通道微型逆变器将 PV 输入功能与 48V BESS 相结合的可行实施方案。

此设计包含三个主要级：

  • PV 或电池输入，使用具有单个 MPPT 功能的直流/直流转换器
  • 隔离式电容器-电感器-电感器-电感器-电容器 (CLLLC) 转换器
  • 图腾柱直流/交流转换器

每一级均基于 GaN 技术，可实现高功率密度和效率。

该参考设计由两个按功能分开的电路板组成。

第一块电路板称为直流/直流转换器板，包含四个输入直流/直流转换器和一个隔离式 CLLLC 转换器。电路板上的所有转换级都基于 TI 的顶部冷却 GaN 器件，并放置在电路板的底部。这样可以将功率损耗分散到散热器中。

第二块电路板称为直流/交流电路板，包含直流链路电解电容器、图腾柱直流/交流转换器、预充电电路和 EMI 滤波器。图腾柱直流/交流的高频分支基于 TI 的顶部冷却 GaN 器件。

这两个电路板均安装在铝散热器上方，该散热器通过热界面材料与 GaN FET 连接。该设计中的散热器应在静态冷却条件下工作，尺寸为 15mm × 250mm× 250mm。系统整体尺寸为 40mm × 250mm × 250mm，因此体积为 1.6 升。计算得出的功率密度为每升 1kW。