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  • 适用于集成式电机驱动器的 48V、16A 小型三相 GaN 逆变器参考设计

    • ZHCUBT0A February   2024  – March 2025

       

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  • 适用于集成式电机驱动器的 48V、16A 小型三相 GaN 逆变器参考设计
  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
  15. 重要声明
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Design Guide

适用于集成式电机驱动器的 48V、16A 小型三相 GaN 逆变器参考设计

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说明

此参考设计展示了采用三个 LMG2100R044 100V、35A GaN 半桥（具有集成式 GaN FET、驱动器和自举二极管）的高功率密度 12V 至 60V 三相功率级，专门用于电机集成式伺服驱动器和机器人应用。该设计通过 IN241A 电流检测放大器或 AMC0106M05 功能隔离式 Δ-Σ 调制器实现精准的相电流检测，还可测量直流链路电压和相电压，从而能够验证 InstaSPIN-FOC™ 等高级无传感器设计。该设计提供与 TI BoosterPack™ 兼容的 3.3V I/O 接口，用于连接到 C2000™ MCU LaunchPad™ 开发套件或 Sitara™ 微控制器，以便快速轻松地评估 TI GaN 技术的表现。

资源

TIDA-010936 设计文件夹
LMG2100R044、INA241A、AMC0106M05 产品文件夹
INA310A、REF3333、LMR38010 产品文件夹
TPSM82821、TXU0304、TMP61 产品文件夹
LAUNCHXL-F28P65X、BOOSTXL-LMG2100-MD 工具文件夹
TIDA-010936 请咨询我司 TI E2E™ 支持专家

特性

  • 外形小巧的 LMG2100R044 GaN 半桥功率级可实现高功率密度和简单的 PCB 布局
  • 在 40kHz PWM 下具有高效率（峰值 99.3%），可在 25°C 环境温度下运行，提供高达 16ARMS 的连续电流，无需散热器
  • LMG2100R044 器件支持以更高的 PWM 频率运行，有助于通过用陶瓷电容器替代电解电容器来减小直流总线电容器的尺寸和高度
  • 零反向恢复损耗可减少开关节点振荡
  • 较短的死区时间 (16.6ns) 可更大限度减少相电压失真
  • 使用 1mΩ 分流器以及具有高 PWM 抑制能力的 INA241A 放大器或 AMC0106M05 功能隔离式调制器的精密相电流检测选项

 
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