ZHCUBT0A February   2024  – March 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 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 LMG2100
      2. 2.3.2 INA241A
      3. 2.3.3 AMC0106M05
      4. 2.3.4 LMR38010
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 三相 GaN 逆变器功率级
      1. 3.1.1 ‌LMG2100 GaN 半桥功率级
    2. 3.2 内嵌式分流器精密相电流检测
      1. 3.2.1 INA241A 具有增强型 PWM 抑制功能的超精密电流检测放大器
      2. 3.2.2 AMC0106M05 精密 ±50mV 输入、功能隔离式 Δ-Σ 调制器
    3. 3.3 相电压和直流输入电压检测
    4. 3.4 功率级 PCB 温度监测
    5. 3.5 电源管理
      1. 3.5.1 48V 至 5V 直流/直流转换器
      2. 3.5.2 5V 至 3.3V 电源轨
    6. 3.6 用于连接主机 MCU 的接口
  10. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
      1. 4.1.1 TIDA-010936 PCB 概览
      2. 4.1.2 TIDA-010936 跳线设置
      3. 4.1.3 用于连接 C2000™ MCU LaunchPad™ 开发套件的接口
    2. 4.2 软件要求
    3. 4.3 测试设置
    4. 4.4 测试结果
      1. 4.4.1 电源管理和系统上电和断电
      2. 4.4.2 GaN 逆变器半桥模块开关节点电压
        1. 4.4.2.1 直流总线电压为 48V 时的开关节点电压瞬态响应
          1. 4.4.2.1.1 输出电流为 ±1A
          2. 4.4.2.1.2 输出电流为 ±10A
        2. 4.4.2.2 PWM 频率对直流总线电压纹波的影响
        3. 4.4.2.3 效率测量
        4. 4.4.2.4 热分析
        5. 4.4.2.5 无负载损耗测试（COSS 损耗）
      3. 4.4.3 相电流检测
  11. 5设计和文档支持
    1. 5.1 设计文件 [必填主题]
      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 光绘文件
      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作者简介
  13. 7致谢
  14. 8修订历史记录

3.2.2 AMC0106M05 精密 ±50mV 输入、功能隔离式 Δ-Σ 调制器

图 3-4 展示了使用功能隔离式调制器 AMC0106M05 (U8)（线性输入电压范围为 ±50mV）和 1mΩ 3W 分流器 (R39) 的相电流检测子系统的原理图。1mΩ 分流电阻值决定了线性输入范围为 ±50A。AMC0106M05 具有 ±64mV 的输入削波范围，因此最大电流范围为 ±64A。分流器在 35ARMS 时的功耗为 1.25W。

TIDA-010936 使用 AMC0106M05 进行 C 相内嵌式相电流检测原理图图 3-4 使用 AMC0106M05 进行 C 相内嵌式相电流检测原理图

隔离式调制器前面的差分抗混叠低通滤波器（R41=10Ω，R45=10Ω，C61=10nF）的截止频率为 795kHz，有助于提高信号路径的信噪比性能。使用低通滤波器的目的是将高频输入噪声衰减至低于测量所需的噪声水平。如果没有输入滤波器，接近采样频率 (fCLKIN) 或采样频率倍数的噪声会被 Δ-Σ 调制器混叠到低频，并通过数字低通滤波器。电容器 C65=1nF 和 C66=1nF 是可选电容器，用于改善高于 10MHz 的频率下的共模输入电压抑制性能。C65 和 C66 的大小比 C61 小 10 倍。为了获得最佳性能，请确保 C65 和 C66 值的匹配度优于 5%。C65 和 C66 之间的不匹配会导致共模瞬变期间出现差分输入误差。NP0 型电容器具有低温漂，非常适合用于共模滤波。模拟电源 AVDD 通过 100nF 电容器 C56 进行去耦。AVDD 由两个自举电源选项之一供电。默认选项利用具有 C40=4.7µF 和限流电阻器 R15=3Ω 的 LMG2100R044 自举电源。自举二极管集成在 LMG2100R044 GaN-FET 中。AMC0106M05 通常从 AVDD 电源获取 6.6mA 电流。此配置允许在 10kHz 至 100kHz 的 PWM 频率下工作，最大连续占空比约为 95%。另请参阅适用于 48V 机器人和伺服驱动器的高分辨率、小尺寸相电流检测应用手册中的测试结果。电阻器 R14=0Ω 是使用单独自举电源的配置选项。该电阻器包含一个超快整流二极管 D1、一个 4.7µF 电容器 C57 和一个 3Ω 限流电阻器 R34，未安装默认选项。数字电源 DVDD 通过电容器 C58=2.2µF 和 C59=100nF 进行去耦。串联 0Ω 电阻器 (R37) 是可选铁氧体磁珠的占位元件。铁氧体磁珠有助于减少瞬态负载电流尖峰到 3.3V 平面的耦合，因此可提高 EMI 性能。AMC0106M05 DOUT 引脚上的 50Ω 串联线路端接电阻器 R40 可提高信号完整性。可选电容器 C62=33pF 可降低调制器输出位流信号的压摆率，从而进一步降低 EMI。有关改进隔离式调制器到微控制器的数字接口的更多信息，另请参阅在电机驱动器中使用隔离式 Δ-Σ 调制器提高信号完整性和隔离式调制器与 MCU 之间的数字接口的时钟边沿延迟补偿应用手册。