ZHCU677C June   2019  – July 2022

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 重点产品
      1. 2.2.1  UCC21530
      2. 2.2.2  AMC1311
      3. 2.2.3  AMC3302
      4. 2.2.4  AMC3306M05
      5. 2.2.5  LM76003
      6. 2.2.6  LMZ31707
      7. 2.2.7  OPA320
      8. 2.2.8  ISO7721
      9. 2.2.9  SN6501
      10. 2.2.10 SN6505B
      11. 2.2.11 TMP235
      12. 2.2.12 LMT87
      13. 2.2.13 TL431
      14. 2.2.14 LMV762
      15. 2.2.15 TMS320F280049 C2000 MCU
      16. 2.2.16 TMDSCNCD280049C
    3. 2.3 系统设计原理
      1. 2.3.1 具有电源系统的双有源电桥模拟
      2. 2.3.2 双有源电桥 - 开关序列
      3. 2.3.3 双有源电桥 - 零电压开关 (ZVS)
      4. 2.3.4 双有源电桥 - 设计注意事项
        1. 2.3.4.1 漏电感器
        2. 2.3.4.2 电感对电流的影响
        3. 2.3.4.3 移相
        4. 2.3.4.4 电容器选型
        5. 2.3.4.5 软开关范围
        6. 2.3.4.6 开关频率
        7. 2.3.4.7 变压器选型
        8. 2.3.4.8 SiC MOSFET 选型
      5. 2.3.5 损耗分析
        1. 2.3.5.1 设计方程式
        2. 2.3.5.2 SiC MOSFET 和二极管损耗
        3. 2.3.5.3 变压器损耗
        4. 2.3.5.4 电感器损耗
        5. 2.3.5.5 栅极驱动器损耗
        6. 2.3.5.6 效率
        7. 2.3.5.7 散热注意事项
  8. 3电路说明
    1. 3.1 功率级
    2. 3.2 直流电压检测
      1. 3.2.1 初级侧直流电压检测
      2. 3.2.2 次级侧直流电压检测
    3. 3.3 电流检测
    4. 3.4 功率结构
      1. 3.4.1 辅助电源
      2. 3.4.2 检测电路的隔离式电源
    5. 3.5 栅极驱动器
      1. 3.5.1 栅极驱动器电路
      2. 3.5.2 栅极驱动器偏置电源
      3. 3.5.3 栅极驱动器分立式电路 - 短路检测和两级关断
  9. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 所需的硬件和软件
      1. 4.1.1 硬件
      2. 4.1.2 软件
        1. 4.1.2.1 软件入门
        2. 4.1.2.2 引脚配置
        3. 4.1.2.3 PWM 配置
        4. 4.1.2.4 高分辨率相移配置
        5. 4.1.2.5 ADC 配置
        6. 4.1.2.6 ISR 结构
    2. 4.2 测试设置
    3. 4.3 PowerSUITE GUI
    4. 4.4 实验
      1. 4.4.1 实验 1
      2. 4.4.2 实验 2
      3. 4.4.3 实验 3
      4. 4.4.4 实验 4
      5. 4.4.5 实验 5
    5. 4.5 测试结果
      1. 4.5.1 开环性能
      2. 4.5.2 闭环性能
  10. 5设计文件
    1. 5.1 原理图
    2. 5.2 物料清单
    3. 5.3 PCB 布局建议
      1. 5.3.1 布局图
    4. 5.4 Altium 项目
    5. 5.5 Gerber 文件
    6. 5.6 装配图
  11. 6相关文档
    1. 6.1 商标
  12. 7术语
  13. 8作者简介
  14. 9修订历史记录

4.2 测试设置

如需测试本参考设计的效率，请使用图 4-7 所示的设置。

  • Keysight® N8900 直流电源
  • Vitrek PA-900 电能质量分析仪
GUID-D7FFACA6-7941-4F0F-9A27-1ADC3955271F-low.gif图 4-7 测试设置

GUID-85335E20-0D00-4977-A102-B524E1DDE13B-low.png图 4-8 电路板图片

在为电路板供电进行开环测试之前，请按照以下步骤来设置电路板：

  1. 将四块 TIDA-010054 栅极驱动器板、HV 检测板和控制卡小心地插入各自的插槽中
  2. 将终端 J2 和 J4 连接到输入电源，并将终端 J1 和 J3 连接到输出负载组。使用 4mm2 布线来完成这些连接，以便可以处理较高的电流而不会快速发热。
  3. 使用 PJ-002 母连接器将辅助电源连接到终端 J33，以便为控制器、栅极驱动器和检测电路供电

电路板中的中央有切断区域，用于安装变压器。使用 M3 螺钉将变压器直接连接到电路板上。安装变压器时请多加注意，确保初级侧和次级侧没有互换。

控制卡通过笔记本电脑的 USB 连接进行编程以便在 100kHz 的频率下生成 PWM 脉冲。一旦完成完毕，辅助电源则设置为 15V。终端 J2 和 J4 上不应施加任何电压。当辅助电源开启时，应该会产生大概 550mA 的电流。

一旦辅助电源验证完毕，就会在终端 J2 和 J4 上施加电压。该电压一开始为 100V，然后以 50V 的步长缓慢增加，直到达到 800V。对于特定负载条件下所需施加的相移值，请参阅Topic Link Label4.5。

采用 SAN ACE 40GA20 进行强制空气冷却，以去除 MOSFET 散热器的热量。电路板上并未组装电容器 C42、C43、C44、C47、C53、C54、C55 和 C56。这些是用于添加外部缓冲电容器的占位符，以帮助减少关断损耗。当前设计未在电路板上组装这些电容器。

注：

在当前硬件条件下，必须进行以下更改才能运行实验室实验：

  1. 移除电阻器 R13 并将引脚 13 短接至器件 U1 上的引脚 14

  2. 移除电阻器 R30 并将引脚 13 短接至器件 U2 上的引脚 14
  3. 将电容器 C57 和 C141 替换为 2.2nF 与 4.7nF 之间的更小电容器来增加带宽
  4. 在 R68 和 R80 上增加 330pF 并联电容器来降低噪声
  5. 将 HV 检测卡上的 R22 更改为 6.5kΩ，以进行次级直流电压检测
  6. 目前不支持栅极驱动器上的短路检测和两级关断功能。为了避免误报，请拆除 ISO7721。
  7. 在次级侧采用 220µF 直流链路电容器测试闭环带宽
表 4-2 连接详细信息
连接器终端功能注释
J2–J4输入高压电源能够提供 10kW 功率的 800V 直流电源
J1–J3输出负载终端10kW 电阻负载组连接在此处
J33用于栅极驱动器、控制卡和检测电路的辅助电源限制为 700mA 的 15V 直流电源电流
J5TMDSCNCD280049C 控制卡将控制卡插入此处
J20、J23、J29、J18初级侧栅极驱动器卡（桥臂 1）将 4 张栅极驱动器卡插入此处
J19、J22、J15、J27初级侧栅极驱动器卡（桥臂 2）
J12、J13、J10、J11次级侧栅极驱动器卡（桥臂 1）
J16、J21、J28、J17次级侧栅极驱动器卡（桥臂 2）

J30、J31、J32

初级侧

直流电压检测

将 2 张隔离式直流 HV 检测卡插入此处
J24、J25、J26次级侧

直流电压检测