ZHCU696G September   2019  – October 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 关键系统规格
  8. 2系统概览
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1  LMG3422R050 - 具有集成驱动器和保护功能的 600V GaN
      2. 2.3.2  TMCS1100 - 精密隔离式电流感测监控器
      3. 2.3.3  UCC27524 - 双路 5A 高速低侧功率 MOSFET 驱动器
      4. 2.3.4  UCC27714 - 620V、1.8A、2.8A 高侧低侧栅极驱动器
      5. 2.3.5  ISO7721 - EMC 性能优异的增强型和基础型双通道高速数字隔离器
      6. 2.3.6  ISO7740 和 ISO7720 - 高速、低功耗、稳健的EMC 数字隔离器
      7. 2.3.7  OPA237 - 单电源运算放大器
      8. 2.3.8  INAx180 - 低侧和高侧电压输出，电流感测放大器
      9. 2.3.9  TPS560430 - SIMPLE SWITCHER 4V 至 36V、600mA 同步降压转换器
      10. 2.3.10 TLV713 - 适用于便携式设备且具有折返电流限制的 150mA 低压差 (LDO) 稳压器
      11. 2.3.11 TMP61 - 用于温度咸测的小型硅基线性热敏电阻
      12. 2.3.12 CSD18510Q5B - 40V、0.96mΩ、N 沟道、单路、SON5x6、NexFET MOSFET
      13. 2.3.13 UCC28911 - 具有恒压恒流和初级侧调节功能的 700V 反激式开关
      14. 2.3.14 SN74LVC1G3157DRYR - 单极双掷模拟开关
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 图腾柱 PFC 级设计
        1. 2.4.1.1 PFC 级设计参数
        2. 2.4.1.2 电流计算
        3. 2.4.1.3 PFC 升压电感
        4. 2.4.1.4 输出电容器
        5. 2.4.1.5 快速开关和慢速开关
        6. 2.4.1.6 交流电流感测电路
        7. 2.4.1.7 温度感测
      2. 2.4.2 LLC 级设计参数
        1. 2.4.2.1 确定 LLC 变压器匝数比 N
        2. 2.4.2.2 确定 Mg_min 和 Mg_max
        3. 2.4.2.3 确定谐振网络的等效负载电阻 (Re)
        4. 2.4.2.4 选择 Lm 和 Lr 之比 (Ln) 以及 Qe
        5. 2.4.2.5 确定初级侧电流
        6. 2.4.2.6 确定次级侧电流
        7. 2.4.2.7 初级侧 GaN 和驱动器
        8. 2.4.2.8 次级侧同步 MOSFET
        9. 2.4.2.9 输出电流感测
      3. 2.4.3 初级侧和次级侧之间的通信
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
        1. 3.1.1.1 测试条件
        2. 3.1.1.2 电路板验证所需的测试设备
        3. 3.1.1.3 测试步骤
          1. 3.1.1.3.1 系统测试：双级
          2. 3.1.1.3.2 PFC 级测试
          3. 3.1.1.3.3 LLC 级测试
      2. 3.1.2 PFC 级软件
        1. 3.1.2.1 打开 CCS 内的项目
        2. 3.1.2.2 工程结构
        3. 3.1.2.3 基于 C2000 MCU 使用 CLA 来减轻 CPU 负载
        4. 3.1.2.4 CPU 利用率及内存分配
        5. 3.1.2.5 运行项目
          1. 3.1.2.5.1 实验 1：开环，直流（PFC 模式）
            1. 3.1.2.5.1.1 设置实验 1 的软件选项
            2. 3.1.2.5.1.2 构建和加载项目
            3. 3.1.2.5.1.3 设置调试环境窗口
            4. 3.1.2.5.1.4 使用实时仿真
            5. 3.1.2.5.1.5 运行代码
          2. 3.1.2.5.2 实验 2：闭合电流环路，直流
            1. 3.1.2.5.2.1 设置实验 2 的软件选项
            2. 3.1.2.5.2.2 构建和加载项目以及设置调试
            3. 3.1.2.5.2.3 运行代码
          3. 3.1.2.5.3 实验 3：闭合电流环路，交流 (PFC)
            1. 3.1.2.5.3.1 设置实验 3 的软件选项
            2. 3.1.2.5.3.2 构建和加载项目以及设置调试
            3. 3.1.2.5.3.3 运行代码
          4. 3.1.2.5.4 实验 4：闭合电压和电流环路 (PFC)
            1. 3.1.2.5.4.1 设置实验 4 的软件选项
            2. 3.1.2.5.4.2 构建和加载项目以及设置调试
            3. 3.1.2.5.4.3 运行代码
      3. 3.1.3 LLC 级软件
        1. 3.1.3.1 打开 CCS 内的工程
        2. 3.1.3.2 工程项目
        3. 3.1.3.3 软件流程
        4. 3.1.3.4 CPU 利用率及内存分配
        5. 3.1.3.5 运行项目
          1. 3.1.3.5.1 实验 1：开环控制
            1. 3.1.3.5.1.1 软件设置
            2. 3.1.3.5.1.2 构建和加载项目
            3. 3.1.3.5.1.3 调试环境窗口
            4. 3.1.3.5.1.4 运行代码
          2. 3.1.3.5.2 实验 2：使用 SFRA 的闭环控制
            1. 3.1.3.5.2.1 软件设置
            2. 3.1.3.5.2.2 构建和加载项目
            3. 3.1.3.5.2.3 调试环境窗口
            4. 3.1.3.5.2.4 运行代码
      4. 3.1.4 PFC + LLC 级双测试
        1. 3.1.4.1 硬件设置
        2. 3.1.4.2 系统测试步骤
        3. 3.1.4.3 TIDA-010062 中的 FSI 软件
      5. 3.1.5 实时固件更新概述
        1. 3.1.5.1 实时固件更新说明
        2. 3.1.5.2 软件结构
        3. 3.1.5.3 LLC 级软件上的 LFU
          1. 3.1.5.3.1 在 CCS 内打开工程
        4. 3.1.5.4 使用 CCS 将自定义引导加载程序和应用程序加载到闪存
        5. 3.1.5.5 在 CLA 上运行控制环路的 LFU 演示和测试结果
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 性能、数据和曲线
        1. 3.2.1.1 PFC 级的效率、iTHD 和 PF
        2. 3.2.1.2 LLC 级的效率
        3. 3.2.1.3 整个系统的效率
      2. 3.2.2 函数波形
        1. 3.2.2.1 启动
        2. 3.2.2.2 霍尔传感器
        3. 3.2.2.3 PFC 工作波形
        4. 3.2.2.4 LLC 工作波形
  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 功率级专用指南
      2. 4.3.2 栅极驱动器专用指南
      3. 4.3.3 布局图
    4. 4.4 Altium 项目
    5. 4.5 Gerber文件
    6. 4.6 装配图
  11. 5软件文件
  12. 6相关文档
    1. 6.1 商标
  13. 7关于作者
  14. 8修订历史记录
  15.   132

3.1.1.1 测试条件

对于输入端，电源的交流电压 (VIN) 范围必须为 100V 到 265V。将输入交流电源的输入电流限值设置为 15A。对于输出端，使用电子可变负载或可变电阻负载，其额定电压不得低于 15V，负载电流必须在 0A 至 90A 范围内变化。

本节详细介绍了电路板上的硬件以及各部分。如果仅通过 powerSUITE 使用该设计的固件，则本节可能不适用。表 3-1 中列出了用于控制 MCU 上的 PFC 级的关键资源。表 3-2 中列出了用于控制 MCU 上的 LLC 级的关键资源。图 3-1 所示为设计板上的主要功率级和连接器。

GUID-20210322-CA0I-TRV7-8SVX-G0LDXHRQKFMN-low.jpg图 3-1 电路板概述
表 3-1 PFC 级：电路板上用于控制功率级的关键控制器外设
信号名称 HSEC 引脚编号 功能
PWM-1A 49 PWM：低频 MOSFET 桥臂，高侧开关
PWM-1B 51 PWM：低频 MOSFET 桥臂，低侧开关
PWM-3A 50 PWM：高频 GaN 桥臂，高侧开关。
PWM-3B 52 PWM：高频 GaN 桥臂，低侧开关。
Iac 18 具有 CMPSS 的 ADC：交流回路电流测量
VL 20 ADC：交流电压线
VN 17 ADC：交流电压中线
Vbus 24 ADC：总线电压
浪涌继电器 67 GPIO：用于控制浪涌继电器
GaN 故障 56 GPIO：GaN 故障信号
交流电流感测增益更改 63 GPIO：控制增益级
表 3-2 LLC 级：电路板上用于控制功率级的关键控制器外设
信号名称 HSEC 引脚编号 功能
PWM-1A 49 初级侧 HB 的高侧驱动信号
PWM-1B 51 初级侧 HB 的低侧驱动信号
PWM-2A 53 SRA 的驱动信号
PWM-2B 55 SRB 的驱动信号
VOUT 25 具有 CMPSS 的 ADC：输出电压测量
IOUT 15 具有 CMPSS 的 ADC：谐振电流测量
Ireso 21 具有 CMPSS 的 ADC：输出电流测量