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

1.1 主要系统规格

表 1-1 提供了 TIDA-010936 小型三相 GaN 逆变器参考设计的主要规格。该设计可直接连接到 C2000 MCU LaunchPad 开发 40 引脚实例（J1–J3 和 J4–J2）。TIDA-010936 上有一个零欧姆电阻选项可为 LaunchPad 提供 3.3V 电源。表 1-2 和表 1-3 介绍了 TIDA-010936 引脚分配情况。

表 1-1 三相逆变器主要规格
参数 典型值 注释
直流输入电压 48V（12 V 至 60V） 绝对最大值为 80V
最大三相持续输出电流 16ARMS 测试条件：在 25°C 环境温度下无散热器
最大输出功率 48VDC 时为 825W 功率因数为 0.9
功率 FET 类型 GaN 技术 具有集成高侧和低侧栅极驱动器的半桥电源模块 (LMG2100)
PWM 开关频率（经测试） 20kHz 至 80kHz 支持高于 80kHz 的 PWM 频率
PWM 死区 16.66ns –
电流检测放大器

（A 相和 B 相）

 1mΩ 分流器 | INA241A 具有 50V/V 增益和增强型 PWM 抑制功能的差分非隔离式电流检测放大器 (INA241A)
相电流最大范围

（A 相和 B 相）

 ±33A 调节至 0V 至 3.3V，1.65V 偏置电压
功能隔离式调制器

（C 相）

 1mΩ 分流器 | AMC0106M05 具有外部时钟的 ±50mV 输入、功能隔离式精密 Δ-Σ 调制器
相电流最大范围

（C 相）

 ±50A

与 MCU 连接的 3.3V 数字接口（时钟和数据）
PCB 层堆叠 4 层，2 盎司铜
GaN-FET PCB 面积大小 16mm × 51mm 三相 GaN + 分流器
PCB 大小 68.63mm × 70mm 以 mil 为单位的尺寸：2702mil × 2756mil
温度范围 -40°C 至 85°C
用于连接主机处理器的接口 与 TI BoosterPack 兼容 参阅表 1-2 和表 1-3 中的引脚分配信息
适用于 LaunchPad 的 3.3V 或 5V 电源选项 总计 600mA（最大值） 通过 0Ω 电阻启用
表 1-2 接口规范接头 J2
引脚 信号 I/O (3.3V) 引脚 信号 I/O (3.3V)
J2-1 3.3V 电源（可选） O 或 N/C（R48 未组装） J2-2 5V 电源（可选） O 或 N/C（R47 未组装）
J-23 NC J2-4 GND GND
J2-5 NC J2-6 VDC_Bus O（0V 至 3.3V）(1)
J2-7 NC J2-8 VA O（0V 至 3.3V）(1)
J2-9 NC J2-10 VB O（0V 至 3.3V）(1)
J2-11 NC J2-12 VC O（0V 至 3.3V）(1)
J2-13 NC J2-14 IA O（0V 至 3.3V）
J2-15 NC J2-16 IB O（0V 至 3.3V）
J2-17 NC J2-18 温度 O（0V 至 3.3V）
J2-19 NC J2-20 NC
(1) 采用肖特基二极管的过压保护可提供始终低于 3.6V 的输出电压
表 1-3 接口规范接头 J3
引脚 信号 I/O (3.3V) 引脚 信号 I/O (3.3V)
J3-1 PWM A（高侧） I（缓冲器中的 10k PD） J3-2 GND GND
J3-3 PWM A（低侧） I（缓冲器中的 10k PD） J3-4 NC
J3-5 PWM B（高侧） I（缓冲器中的 10k PD） J3-6 SD_CLK

I
J3-7 PWM B（低侧） I（缓冲器中的 10k PD） J3-8 DAT_PhC

O

J3-9

 PWM C（高侧） I（缓冲器中的 10k PD） J3-10 OC O
J3-11 PWM C（低侧） I（缓冲器中的 10k PD） J3-12 NC
J3-13 SD_CLK

O

 J3-14 NC
J3-15 CLK_PhC

I

 J3-16 NC
J3-17 NC J3-18 NC
J3-19 NC J3-20 NC