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

3.1.1 ‌LMG2100 GaN 半桥功率级

该设计利用三个 LMG2100R044 100V 脉冲式 35A 半桥功率级器件，该器件具有集成栅极驱动器和增强模式氮化镓 (GaN) FET。由于高集成度以及仅需要少量额外的无源元件，PCB 空间进一步减小。图 3-2 显示了一个半桥的原理图。


TIDA-010936 A 相的半桥功率级原理图

图 3-2 A 相的半桥功率级原理图

48V 直流链路电压连接到 LMG2100 VIN 引脚并以电源接地 (PGND) 引脚为基准。为最大限度降低环路电感，本地陶瓷旁路电容器 C21、C22、C23 (100nF) 和 C15、C16、C17 (1μF) 并联放置在 VIN 和 PGND 引脚之间。

LMG2100 集成栅极驱动器的电源电压为 5V。按照数据表中的建议，2.2μF 和 0.1μF 陶瓷旁路电容器（C14、C20）靠近 VCC 引脚和 AGND 引脚放置。

在输入直流电压上电和断电期间，VCC 处的 5V 和 VIN 处的 48V 都不需要时序控制。

两个 100nF 陶瓷自举电容器（C26 和 C27）靠近 HB（高侧栅极驱动器自举电源轨）和 HS（高侧 GaN-FET 源极连接）引脚放置。R5 和 R7 用于配置开关节点上升沿的压摆率和相关开通时间。VCC 路径中的 R5 电阻器可限制低侧 GaN-FET 的导通压摆率，而自举路径中的 R7 电阻器适用于高侧 GaN-FET。用于测试的 R5 和 R7 电阻器的阻值为 3Ω。

来自 PWM 缓冲器的高侧和低侧开关互补 PWM 信号通过 R9、C29 和 R11、C31 进行低通滤波，以便抑制高频脉冲噪声，并通过大约 160MHz 的截止频率和大约 1ns 的传播时间避免误开关。SW（开关节点）引脚通过串联的内嵌式分流器连接到电机 A 相端子以进行相电流检测；其他 LMG2100R044 半桥分别连接到 B 相和 C 相端子。