ZHCUCS0A January   2025  – July 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 系统概述
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 LMG3100
      2. 2.3.2 LMR38010
      3. 2.3.3 TMP61
      4. 2.3.4 TPS7B81
      5. 2.3.5 OPA4323
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 功率级设计：三相逆变器
    2. 3.2 LMG3100 GaN-FET 功率级
    3. 3.3 电源管理
    4. 3.4 电流检测电路
    5. 3.5 过流保护电路
    6. 3.6 相电压和直流输入电压检测
    7. 3.7 功率级 PCB 温度监测
    8. 3.8 用于连接主机 MCU 的接口
  10. 4硬件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
      1. 4.1.1 TIDA-010276 PCB 概览
      2. 4.1.2 TIDA-010276 跳线设置
    2. 4.2 测试设置
    3. 4.3 测试结果
      1. 4.3.1 电源管理和系统上电和断电
      2. 4.3.2 GaN 逆变器开关节点电压
      3. 4.3.3 开关节点电压瞬态响应
      4. 4.3.4 PWM 频率对直流总线电压纹波的影响
      5. 4.3.5 效率测量
      6. 4.3.6 热分析
  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作者简介
  13. 7修订历史记录

3.2 LMG3100 GaN-FET 功率级

LMG3100 包含一个高侧电平转换器和自举电路，因此两个 LMG3100 器件可用于形成半桥，而无需额外的电平转换器。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-010276 U 相的 TIDA-010276 GaN 功率级原理图

图 3-2 U 相的 TIDA-010276 GaN 功率级原理图

36V 直流链路电压连接到 LMG3100 VIN 引脚并以电源接地 (PGND) 引脚为基准。本地陶瓷旁路电容器 C51、C52、C53、C54 、C55 (1μF) 、C69、C70、C71、C72、 和 C66 (220nF) 并联放置，靠近 VIN 和 AGND 引脚之间以最大限度的减少环路电感。半桥 DRN 和 SRC 中还添加了电容器 C85，以降低开关噪声。

LMG3100 集成栅极驱动器的电源电压为 5V。按照数据表中的建议，1μF 和 0.1μF 陶瓷旁路电容器（C130、C86）放置在靠近低侧 GaN FET 的 VCC 引脚和 AGND 引脚处。100nF 陶瓷自举电容器（C95）放置在靠近高侧栅极驱动器自举电源轨和高侧 GaN-FET 源极连接引脚处。VCC 路径中的 R6和 R12 会限制 GaN FET 的导通压摆率。针对 R5 和 R7，本设计使用的是 3Ω 电阻进行测试。来自 PWM 缓冲器的高侧和低侧开关互补 PWM 信号通过 R15、C89 和 R18、C92 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。由于这是一个半桥应用，因此须将高侧 GaN FET 的 AGND 连接到低侧 DRN 引脚。由于使用低侧电流采样，请将 AGND 连接到采样电阻的上端，并确保采样电阻上的压降尽可能小。

在布局时，需要将电容器 C55至 C69 连接到 AGND 网络并使连接尽可能短。将 C85 连接到尽可能靠近 Phase_U 网络的位置。