JAJU913A December   2023  – August 2024

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   参照情報
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
    2. 1.2 昇圧コンバータによる PV 入力
    3. 1.3 双方向 DC/DC コンバータ
    4. 1.4 DC/AC コンバータ
  8. 2システム設計理論
    1. 2.1 昇圧コンバータ
      1. 2.1.1 インダクタの設計
      2. 2.1.2 整流ダイオードの選択
      3. 2.1.3 MPPT 動作
    2. 2.2 双方向 DC/DC コンバータ
      1. 2.2.1 インダクタの設計
      2. 2.2.2 低電圧側コンデンサ
      3. 2.2.3 高電圧側コンデンサ
    3. 2.3 DC/AC コンバータ
      1. 2.3.1 昇圧インダクタの設計
      2. 2.3.2 DC リンク コンデンサ
  9. 3システム概要
    1. 3.1 ブロック図
    2. 3.2 設計の考慮事項
      1. 3.2.1 昇圧コンバータ
        1. 3.2.1.1 高周波数 FET
        2. 3.2.1.2 入力電圧および入力電流の検出
      2. 3.2.2 双方向 DC/DC コンバータ
        1. 3.2.2.1 高周波数 FET
        2. 3.2.2.2 電流および電圧の測定
        3. 3.2.2.3 入力リレー
      3. 3.2.3 DC/AC コンバータ
        1. 3.2.3.1 高周波数 FET
        2. 3.2.3.2 電流の測定
        3. 3.2.3.3 電圧の測定
        4. 3.2.3.4 補助電源
        5. 3.2.3.5 受動部品の選定
    3. 3.3 主な使用製品
      1. 3.3.1  TMDSCNCD280039C - C2000™ マイコン controlCARD™ 向けの TMS320F280039C 評価基板
      2. 3.3.2  LMG3522R030 ドライバ、保護機能、温度レポート機能内蔵、650V、30mΩ の GaN FET
      3. 3.3.3  TMCS1123 - 高精度ホール効果電流センサ
      4. 3.3.4  AMC1302 - 高精度、±50mV 入力、強化絶縁型アンプ
      5. 3.3.5  ISO7741 信頼性の高い EMC 特性、クワッドチャネル (順方向 3、逆方向 1)、強化絶縁型デジタル アイソレータ
      6. 3.3.6  ISO7762 信頼性の高い EMC 特性、6 チャネル (順方向 4、逆方向 2)、強化絶縁型デジタル アイソレータ
      7. 3.3.7  UCC14131-Q1 車載用、1.5W、12V～15V VIN、12V～15V VOUT、高密度、5kVRMS 超の絶縁型 DC/DC モジュール
      8. 3.3.8  ISOW1044 DC/DC 電源内蔵、低放射、5kVRMS、絶縁型 CAN FD トランシーバ
      9. 3.3.9  ISOW1412 電源内蔵、低放射、500kbps、強化絶縁型 RS-485/RS-422 トランシーバ
      10. 3.3.10 OPA4388 クワッド、10MHz、CMOS、ゼロドリフト、ゼロ クロスオーバ、真の RRIO 高精度オペアンプ
      11. 3.3.11 OPA2388 デュアル、10MHz、CMOS、ゼロドリフト、ゼロ クロスオーバ、真の RRIO 高精度オペアンプ
      12. 3.3.12 INA181 26V、双方向、350kHz、電流センス アンプ
  10. 4ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 4.1 ハードウェア要件
    2. 4.2 注
    3. 4.3 テスト構成
      1. 4.3.1 昇圧段
      2. 4.3.2 双方向 DC/DC 段 ‐ 降圧モード
      3. 4.3.3 DC/AC 段
    4. 4.4 テスト結果
      1. 4.4.1 昇圧コンバータ
      2. 4.4.2 双方向 DC/DC コンバータ
        1. 4.4.2.1 降圧モード
        2. 4.4.2.2 昇圧モード
      3. 4.4.3 DC/AC コンバータ
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 デザイン ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
    2. 5.2 ツールとソフトウェア
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標
  12. 6著者について
  13. 7改訂履歴

4.4.1 昇圧コンバータ

スイッチング ノードの電圧は、図 4-5 に示すように測定されました。オーバーシュートとリンギングのない鋭いスイッチング エッジを画像からご確認ください。立ち上がり時間は約 25ns です。

C4 - スイッチング ノード電圧

TIDA-010938 昇圧スイッチング ノード図 4-5 昇圧スイッチング ノード

図 4-6 および 表 4-4 に、400V の DC リンク出力での入力 DC/DC 昇圧コンバータの効率を示します。50V、150V、200V、250V、350V の入力ストリング電圧が考慮されています。200V 入力では 98.9% のピーク効率に達成しており、昇圧コンバータがデューティ サイクル 50％ のワーストケースのリップル条件を示しています。この表は、コンバータが 350V 入力でピーク効率と全負荷効率の両方で 99.3% に達していることを示しています。

TIDA-010938 昇圧コンバータの効率図 4-6 昇圧コンバータの効率
表 4-1 昇圧コンバータの効率
出力電力VPV = 50V での効率出力電力VPV = 150V での効率出力電力VIN = 200V での効率出力電力VIN = 250V での効率出力電力VIN = 350V での効率
0.2kW95.6%0.6kW98.3%0.8kW98.7%

1.0kW

98.9%

1.4kW

99.2%

0.3kW96.2%0.9kW98.5%1.2kW98.9%

1.5kW

99.0%

2.1kW

99.3%

0.4kW96.3%1.2kW99.5%1.6kW98.9%

2.0kW

99.0%

2.8kW

99.3%

0.5kW96.2%1.5kW98.5%2.0kW98.8%

2.5kW

99.1%

3.5kW

99.3%

0.5kW96.0%1.6kW98.5%2.2kW98.8%

2.7kW

99.0%

3.8kW

99.3%

0.6kW95.8%1.8kW98.4%2.4kW98.8%

3.0kW

99.0%

4.2kW

99.3%

0.6kW95.6%1.9kW98.3%2.6kW98.7%

3.2kW

98.9%

4.5kW

99.2%

0.7kW

95.4%

2.1kW

98.4%

2.8kW

98.8%

3.5kW

99.0%

4.9kW

99.3%

0.7kW

95.7%

図 4-7 に、GaN 動作のワーストケースのデューティ サイクル (たとえば、PV ストリング入力 50V から DC リンク電圧 400V への変換) における GaN 接合部温度を示します。温度は 68℃以上にはなりません。

TIDA-010938 昇圧コンバータの GaN とヒートシンク温度の関係図 4-7 昇圧コンバータの GaN とヒートシンク温度の関係