ZHCUBL4A December   2023  – August 2024

 

  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
    2. 1.2 具有升压转换器的 PV 输入
    3. 1.3 双向直流/直流转换器
    4. 1.4 直流/交流转换器
  8. 2系统设计原理
    1. 2.1 升压转换器
      1. 2.1.1 电感器设计
      2. 2.1.2 整流器二极管选型
      3. 2.1.3 MPPT 运行
    2. 2.2 双向直流/直流转换器
      1. 2.2.1 电感器设计
      2. 2.2.2 低压侧电容器
      3. 2.2.3 高压侧电容器
    3. 2.3 直流/交流转换器
      1. 2.3.1 升压电感器设计
      2. 2.3.2 直流链路电容器
  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 升压转换器
        1. 3.2.1.1 高频 FET
        2. 3.2.1.2 输入电压和电流检测
      2. 3.2.2 双向直流/直流转换器
        1. 3.2.2.1 高频 FET
        2. 3.2.2.2 电流和电压测量
        3. 3.2.2.3 输入继电器
      3. 3.2.3 直流/交流转换器
        1. 3.2.3.1 高频 FET
        2. 3.2.3.2 电流测量
        3. 3.2.3.3 电压测量
        4. 3.2.3.4 辅助电源
        5. 3.2.3.5 无源器件选择
    3. 3.3 主要产品
      1. 3.3.1  TMDSCNCD280039C - TMS320F280039C 评估模块 C2000™ MCU controlCARD™
      2. 3.3.2  LMG3522R030 具有集成式驱动器、保护和温度报告功能的 650V 30mΩ GaN FET
      3. 3.3.3  TMCS1123 - 精密霍尔效应电流传感器
      4. 3.3.4  AMC1302 - 具有 ±50mV 输入电压的增强型隔离式精密放大器
      5. 3.3.5  ISO7741 EMC 性能优异的四通道、3 个正向、1 个反向增强型数字隔离器
      6. 3.3.6  ISO7762 EMC 性能优异的六通道、4 个正向、2 个反向增强型数字隔离器
      7. 3.3.7  UCC14131-Q1 汽车类、1.5W、12V 至 15V VIN、12V 至 15V VOUT、高密度、> 5kVRMS 隔离式直流/直流模块
      8. 3.3.8  ISOW1044 具有集成直流/直流电源的低辐射、5kVRMS 隔离式 CAN FD 收发器
      9. 3.3.9  ISOW1412 具有集成电源的低辐射、500kbps、增强型隔离式 RS-485、RS-422 收发器
      10. 3.3.10 OPA4388 四通道、10MHz、CMOS、零漂移、零交叉、真 RRIO 精密运算放大器
      11. 3.3.11 OPA2388 双通道、10MHz、CMOS、零漂移、零交叉、真 RRIO 精密运算放大器
      12. 3.3.12 INA181 26V 双向 350kHz 电流检测放大器
  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 注释
    3. 4.3 测试设置
      1. 4.3.1 升压级
      2. 4.3.2 双向直流/直流级 - 降压模式
      3. 4.3.3 直流/交流级
    4. 4.4 测试结果
      1. 4.4.1 升压转换器
      2. 4.4.2 双向直流/直流转换器
        1. 4.4.2.1 降压模式
        2. 4.4.2.2 升压模式
      3. 4.4.3 直流/交流转换器
  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关于作者
  13. 7修订历史记录

3.2.3.1 高频 FET

LMG3522R030 是一款顶部冷却器件，也用于交流/直流转换器设计。这款 GaN FET 具有集成式栅极驱动和内置保护功能。可使用外部电阻器来配置栅极驱动速度。在当前的电路板设计中，交流/直流 FET 可以分为两个功率级，我们将其称为功率级 A 和功率级 B，如图 3-8 所示。

TIDA-010938 直流/交流转换器的功率级图 3-8 直流/交流转换器的功率级

在每个功率级中，都有两个 FET，需要与 MCU 隔离。控制信号隔离基于数字隔离器 ISO7762。数字隔离器是一款六通道 4/2 器件，对于此器件，使用基本隔离版本，这是因为该版本对于系统足够了。数字隔离器的电源由 LMG3522R030 器件的 LDO 在内部生成的 5V 电压提供。电源隔离基于 UCC14131，后者是一个高度隔离的直流/直流电源模块，可从板上的 12V 电源为 GaN FET 提供隔离式 12V 电源。LMG3522R030 还具有内置的结温报告功能。使用同一个数字隔离器来隔离此温度信号。可以在控制 MCU 中使用温度信息，以便在环境温度较高时对转换器进行热保护。每个数字隔离器负责两个 FET 的温度报告、故障/OC 信号和 PWM 信号。同一桥臂上 FET 间的死区时间保持为 140ns，以避免击穿。HS FET 的配置与双向直流/直流转换器类似，两个 FET 从磁体和数字引脚提供 12V 电压，两者连接到同一个数字隔离器。

开关频率相当高，因此必须重点关注寄生电感和电源环路。减轻寄生电感的影响可降低开关节点处的电压尖峰。同一开关节点上的 GaN 和升压电感器之间的开关节点布线在 PCB 层中具有非常小的环路面积，因而产生很小的寄生电感和更少的振铃。底层用于开关节点，保持相对较小，但足以具有近似的载流能力。此外，对于开关节点的控制电路，内层 1 和 2 上的多边形可用于扩展开关节点，以及为顶层和底层的信号提供返回路径。三个并联的陶瓷电容器有助于将等效串联电感 (ESL) 降低为原来的三分之一。陶瓷电容器和 GaN 之间的电源环路也会尽可能小。两个功率级设计为对称，并且原理图和布局尽可能相同。

在整个电路板上具有良好的直流总线或接地连接也很重要。还建议为直流总线+、交流线路和中性点电流路径使用良好的多边形覆铜，因为这些路径承载高电流。对于顶层的信号，建议在内层 1 上布置一个返回层；而对于在底层进行布线的信号，建议具有一个经过内层 2 的返回路径。这有助于保持信号的完整性。