ZHCUAY8A May   2023  – May 2025

 

  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 术语
    2. 1.2 主要系统规格
  8. 2系统概述
    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  UCC5880-Q1
      2. 2.3.2  F29H859TU-Q1
      3. 2.3.3  UCC14240-Q1
      4. 2.3.4  UCC33421-Q1
      5. 2.3.5  AMC0386-Q1
      6. 2.3.6  AMC0381D-Q1
      7. 2.3.7  TCAN1043-Q1
      8. 2.3.8  ISO1042-Q1
      9. 2.3.9  ALM2403-Q1
      10. 2.3.10 LM5158-Q1
      11. 2.3.11 LM74202-Q1
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 微控制器
        1. 2.4.1.1 微控制器 – C2000™
      2. 2.4.2 隔离式辅助电源
      3. 2.4.3 电源树
        1. 2.4.3.1 简介
        2. 2.4.3.2 电源树方框图
        3. 2.4.3.3 12V 分配和控制
        4. 2.4.3.4 栅极驱动器电源
        5. 2.4.3.5 5V 电源域
        6. 2.4.3.6 电流和位置检测电源
  9. 3硬件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
      1. 3.1.1 硬件板概述
        1. 3.1.1.1 控制板
        2. 3.1.1.2 MCU SOM 评估板 – C2000™
        3. 3.1.1.3 栅极驱动器和辅助电源板
        4. 3.1.1.4 直流总线电压检测
        5. 3.1.1.5 SiC 电源模块
          1. 3.1.1.5.1 XM3 SiC 电源模块
          2. 3.1.1.5.2 模块电源端子
          3. 3.1.1.5.3 模块信号端子
          4. 3.1.1.5.4 集成 NTC 温度传感器
        6. 3.1.1.6 层压总线和直流总线电容器
          1. 3.1.1.6.1 放电 PCB
    2. 3.2 测试结果
      1. 3.2.1 隔离式辅助电源
      2. 3.2.2 隔离式栅极驱动器
      3. 3.2.3 逆变器系统
  10. 4通用德州仪器 (TI) 高压评估模块 (TI HV EVM) 用户安全指南
  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
      3. 5.1.3 PCB 布局建议
        1. 5.1.3.1 布局图
      4. 5.1.4 Altium 工程
      5. 5.1.5 Gerber 文件
      6. 5.1.6 装配图
    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修订历史记录

2.2 设计注意事项

牵引系统的主要目标是以高控制带宽高效驱动牵引电机，通常是感应电机或内置式永磁同步电机 (IPMSM)。为此，TIDM-02014 参考设计采用 C2000™ 实时控制 MCU 来实施磁场定向控制 (FOC) 方案以驱动电机，从而实现高实时性能，同时满足功能安全要求。

为了实现 SiC 逆变器的高效运行，采用了符合功能安全标准的 UCC5880-Q1 隔离式栅极驱动器设计。除高级配置和保护功能之外，UCC5880-Q1 的实时可变栅极驱动器强度功能还可实现效率优化。栅极驱动辅助电源设计采用具有集成隔离变压器和后置稳压功能的 UCC14240-Q1 辅助电源器件。UCC14240-Q1 具有严格的稳压功能，可极大地降低器件在运行期间的导通损耗。借助这些设计，栅极驱动 BOM 和 PCB 尺寸可减小高达 30%。

功率级的设计理念旨在通过高载流量、低电感设计尽可能地提高性能，同时尽可能地降低成本和复杂性。为了实现这一目标，需要考虑以下五个关键参数。

  1. 由于 SiC 模块的电流密度高且尺寸相对较小，因此采用了高性能热叠层以尽可能地提高热传递。
  2. 通过使用低电感、重叠平面结构，尽可能地降低总线结构引入的杂散电感。
  3. 使用具有低电感和高纹波额定值的电容器来有效地闭合高频开关环路。
  4. 利用栅极驱动器高速保护和高抗噪特性来有效开关 SiC 模块并提供尽可能大的故障承受能力。
  5. 功率级设计旨在尽可能地降低组装和制造的复杂性以及系统成本。该逆变器的尺寸为 279mm x 291mm x 115mm，总体积为 9.3L，功率密度高达 32.25kW/L，是同类基于硅 (Si) 的逆变器的 2 倍多。