ZHCU458I march   2018  – july 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 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 主要产品
      1. 2.2.1  UCC21710
      2. 2.2.2  UCC5320
      3. 2.2.3  TMS320F28379D
      4. 2.2.4  AMC1305M05
      5. 2.2.5  OPA4340
      6. 2.2.6  LM76003
      7. 2.2.7  PTH08080W
      8. 2.2.8  TLV1117
      9. 2.2.9  OPA350
      10. 2.2.10 UCC14240
    3. 2.3 系统设计原理
      1. 2.3.1 三相 T 型逆变器
        1. 2.3.1.1 架构概述
        2. 2.3.1.2 LCL 滤波器设计
        3. 2.3.1.3 电感器设计
        4. 2.3.1.4 SiC MOSFET 选型
        5. 2.3.1.5 损耗估算
        6. 2.3.1.6 散热注意事项
      2. 2.3.2 电压感测
      3. 2.3.3 电流检测
      4. 2.3.4 系统电源
        1. 2.3.4.1 主输入电源调节
        2. 2.3.4.2 隔离式偏置电源
      5. 2.3.5 栅极驱动器
        1. 2.3.5.1 1200V SiC MOSFET
        2. 2.3.5.2 650V SiC MOSFET
        3. 2.3.5.3 栅极驱动器辅助电源
      6. 2.3.6 控制设计
        1. 2.3.6.1 电流环路设计
        2. 2.3.6.2 PFC 直流母线电压调节环路设计
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 需要的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
        1. 3.1.1.1 所需的测试硬件
        2. 3.1.1.2 设计中使用的微控制器资源 (TMS320F28379D)
        3. 3.1.1.3 F28377D、F28379D 控制卡设置
        4. 3.1.1.4 设计中使用的微控制器资源 (TMS320F280039C)
      2. 3.1.2 软件
        1. 3.1.2.1 固件入门
          1. 3.1.2.1.1 打开 CCS 工程
          2. 3.1.2.1.2 Digital Power SDK 软件架构
          3. 3.1.2.1.3 中断和实验结构
          4. 3.1.2.1.4 构建、加载和调试固件
        2. 3.1.2.2 保护方案
        3. 3.1.2.3 PWM 开关方案
        4. 3.1.2.4 ADC 负载
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 实验 1
      2. 3.2.2 测试逆变器运行情况
        1. 3.2.2.1 实验 2
        2. 3.2.2.2 实验 3
        3. 3.2.2.3 实验 4
      3. 3.2.3 测试 PFC 运行情况
        1. 3.2.3.1 实验 5
        2. 3.2.3.2 实验 6
        3. 3.2.3.3 实验 7
      4. 3.2.4 效率测试设置
      5. 3.2.5 测试结果
        1. 3.2.5.1 PFC 模式 - 230VRMS、400V L-L
          1. 3.2.5.1.1 PFC 启动 – 230VRMS、400V L-L 交流电压
          2. 3.2.5.1.2 230VRMS、400V L-L 下的稳态结果 - PFC 模式
          3. 3.2.5.1.3 220VRMS、50Hz 下的效率和 THD 结果 – PFC 模式
          4. 3.2.5.1.4 阶跃负载变化时的瞬态测试
        2. 3.2.5.2 PFC 模式 - 120VRMS、208V L-L
          1. 3.2.5.2.1 120VRMS、208V L-L 下的稳态结果 - PFC 模式
          2. 3.2.5.2.2 120VRMS 下的效率和 THD 结果 - PFC 模式
        3. 3.2.5.3 逆变器模式
          1. 3.2.5.3.1 逆变器闭环结果
          2. 3.2.5.3.2 效率和 THD 结果 - 逆变器模式
          3. 3.2.5.3.3 逆变器 - 瞬态测试
      6. 3.2.6 开环逆变器测试结果
  10. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1 布局图
    4. 4.4 Altium 工程
    5. 4.5 光绘文件
    6. 4.6 装配图
  11. 5商标
  12. 6关于作者
  13. 7修订历史记录

2.3.3 电流检测

实现闭环控制系统的关键是逆变器精确测量电流的能力。在此设计中，电流测量是在两个位置使用不同的传感技术完成的。第一个位置是在使用分流电阻的电网输出端。输出为高电压且控制器需要保持隔离状态，因此使用 AMC1306M05 增强型调制器来测量电阻压降。为了保持低系统损耗，AMC1306M05 具有 ±50mV 输入范围。与典型输入范围为 ±250mV 的其他器件相比，分流器上的总功率损耗显著降低。

在确定该设计的分流电阻大小时，需要在感测精度与功率耗散之间进行权衡。0.002Ω 的分流器在输出近似为 ±25A 的逆变器上提供 ±50mV 输出信号，但在满载时也仅产生 0.5W 的热量。选择实际器件时，应选择一个高精度值，从而无需校准每个传感器路径。

分流电阻上的电压将馈入 AMC1306M05 Σ-Δ 调制器，而该调制器可生成由 C2000™ MCU 上的 SDFM 解调器进行解码的 Σ-Δ 流。调制器的时钟由 C2000 MCU 上的 eCAP 外设生成，并且 AMC1306M05 数据由内置的 SDFM 调制器决定。

GUID-86A1D2B1-4EC6-4E51-83C6-3EFEDD227C78-low.gif图 2-37 使用 AMC1305M05 进行隔离式分流感测

第二个位置是霍尔效应传感器，该传感器用于检测流经电感器的电流。霍尔效应传感器具有内置失调电压，且该失调电压的范围不同于 ADC 可以测量的范围。因此，使用图 2-39 所示的电路和方程式 33 对电压进行调节，使其匹配 ADC 范围。此处需要注意的是，由于 OPA4340 的带宽较低，因此在电压检测路径中使用 OPA4340 而不是 OPA4350。低带宽有助于减少开关噪声的意外放大程度（这些噪声可能由 PCB 上较长的引线拾取）。

GUID-C95C2323-8B51-4D09-AFDA-CB29F4FF9FBE-low.svg图 2-38 隔离式霍尔效应电流检测
GUID-EB208EF6-1782-4B94-8A5B-FCEFAC2AC710-low.svg图 2-39 霍尔效应传感器匹配
方程式 33. GUID-A393B531-E11B-41E5-899A-7C13A03EBDDB-low.gif