ZHCUCS0A January 2025 – July 2025
4.3.5 效率测量
效率测试是在 27°C 实验室温度下使用 HIOKI® PW6001 电源分析仪和 HIOKI® CT6872 电流互感器完成的。PWM 载波频率设置在 20Hz 至 80kHz 之间。电压为36V，电机转速为 600rpm，在电流模式下运行电机以测试功率损耗。图 4-24 显示了测试设置图。在所有这些测试中，均未使用散热器和风扇，因此仅运用 TIDA-010276 PCB 的自然对流。
图 4-24 逆变器效率分析用的测试设置
图 4-25 显示了 TIDA-010276 功率损耗与三相电机负载电流（以 ARMS 为单位）间的关系。这些数字不包括 C2000 MCU LaunchPad 开发套件的功率损耗。
图 4-25 TIDA-010276 电路板在 36V 输入电压下的损耗与三相输出电流间的关系
TIDA-010276 功率损耗主要由 GaN FET (LMG3100) 中的损耗、0.5mΩ 总线电流分流电阻器和三个 0.5mΩ 低侧 FET 分流电阻器中的损耗决定。最大相间电压为 14.69VRMS（第三次谐波的空间矢量 PWM）、功率因数为 0.9 及 36VDC 时，理论最大峰值效率在 20kHz PWM 时为 99.16%、在 40kHz PWM 时为 99.01%、在 80kHz 时为 98.58%，具体的计算结果如图 4-26 所示。
可以发现，随着 PWM 开关频率增加，电路板的功率损耗不会显著增加。这也反映了 LMG3100R17 GaN-FET 具有极低的开关损耗，即使在更高的 PWM 开关频率下也能实现极高的效率。
图 4-26 在 36VDC 以及 40kHz、60kHz 和 80kHz PWM 条件下计算出的最大峰值效率
系统测试时采用了 TIDA-010276 设计和电动自行车电机。测试表明，增加开关频率也可以提高电机驱动的总体效率。表 4-3详细说明了 TIDA-010276 电机系统效率测试结果。
| 参数 | 20kHz（死区时间 1μs） | 80kHz（死区时间 16.6ns） |
|---|---|---|
| PIN | 49.8W | 48.2W |
| POUT（逆变器） | 49.2W | 47.5W |
| η（逆变器） | 98.70% | 98.50% |
| 速度 | 480rpm | 480rpm |
| 扭矩 | 0.68Nm | 0.68Nm |
| Pmech | 34.178W | 34.178W |
| η （ 电机） | 68.63% | 70.90% |
| η（总计） | 67.7% | 69.9% |