JAJU915A December   2023  – June 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 DC/DC コンバータを備えた PV またはバッテリ入力
    2. 1.2 絶縁型 CLLLC コンバータ
    3. 1.3 DC/AC コンバータ
    4. 1.4 主なシステム仕様
  8. 2システム設計理論
    1. 2.1 昇圧コンバータの設計
    2. 2.2 MPPT 動作
    3. 2.3 CLLLC コンバータの設計
      1. 2.3.1 ゼロ電圧スイッチング (ZVS) の達成
      2. 2.3.2 共振タンク設計
    4. 2.4 DC/AC コンバータの設計
  9. 3システム概要
    1. 3.1 ブロック図
    2. 3.2 設計上の考慮事項
      1. 3.2.1 DC/DC コンバータ
        1. 3.2.1.1 入力電流および電圧検出と MPPT
        2. 3.2.1.2 突入電流制限
      2. 3.2.2 CLLLC コンバータ
        1. 3.2.2.1 低電圧側
        2. 3.2.2.2 高電圧側
        3. 3.2.2.3 変調方式
      3. 3.2.3 DC/AC コンバータ
        1. 3.2.3.1 能動部品の選定
          1. 3.2.3.1.1 高周波数 FET：GaN FET
          2. 3.2.3.1.2 絶縁型電源
          3. 3.2.3.1.3 低周波数 FET
        2. 3.2.3.2 受動部品の選定
          1. 3.2.3.2.1 昇圧インダクタの選択
          2. 3.2.3.2.2 Cx 容量の選択
          3. 3.2.3.2.3 EMI フィルタの設計
          4. 3.2.3.2.4 DC リンクの出力容量
        3. 3.2.3.3 電圧と電流の測定
    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  LMG3522R050 - ドライバ内蔵、650V、50mΩ GaN FET
      3. 3.3.3  LMG2100R044 - 100V、35A GaN ハーフ ブリッジ電力段
      4. 3.3.4  TMCS1123 - 高精度ホール効果電流センサ
      5. 3.3.5  AMC1302 - 高精度、±50mV 入力、強化絶縁型アンプ
      6. 3.3.6  AMC3330 - DC/DC コンバータ内蔵、高精度、±1V 入力、強化絶縁アンプ
      7. 3.3.7  AMC1311 - ハイ インピーダンス、2V 入力、強化絶縁型アンプ
      8. 3.3.8  ISO6741 - 堅牢な EMC 性能を備えた汎用強化絶縁型クワッド チャネル デジタル アイソレータ
      9. 3.3.9  UCC21540 - 強化絶縁型デュアルチャネル ゲート ドライバ
      10. 3.3.10 LM5164 - 超低静止電流 (IQ)、100V 入力、1A の同期整流降圧 DC/DC コンバータ
  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 テスト構成
      1. 4.2.1 DC/DC テスト
      2. 4.2.2 DC/AC テスト
    3. 4.3 テスト結果
      1. 4.3.1 入力 DC/DC 昇圧の測定結果
      2. 4.3.2 CLLLC の測定結果
      3. 4.3.3 DC/AC の測定結果
  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

3.2.3.3 電圧と電流の測定

AC グリッド電圧の測定は、AMC3330 を使って行いました。このデバイスは、DC/DC を内蔵した高精度電圧検出用強化絶縁型アンプです。この IC は、高入力インピーダンスの電圧測定用に最適化された　±1V の入力電圧範囲を持っています。AC 電圧は分圧器を通して印加されるため、±401V のリニアな測定範囲が得られます (図 3-15 を参照)。

TIDA-010933 AC 電圧の測定図 3-15 AC 電圧の測定
TIDA-010933 DC リンク電圧の測定図 3-16 DC リンク電圧の測定

DC リンク電圧の測定は、AMC1311 を使って行いました (図 3-16 を参照)。このデバイスは、DC/DC を内蔵していない高精度電圧検出用強化絶縁型アンプです。この IC は、高入力インピーダンスの電圧測定用に最適化された　+2V の入力電圧範囲を持っています。DC 電圧は分圧器を通して印加されるため、0V～441V のリニアな測定範囲が得られます。本 IC には高電圧側の電源が内蔵されていないため、高電圧側の電源として GaN 電源を使いました。

DC リンク電流の測定は、AMC1302 を使って行いました。このデバイスは、、DC/DC を内蔵していない高精度電流検出用強化絶縁型アンプです。この IC は、低入力インピーダンスの電流測定用に最適化された +50mV の入力電圧範囲を持っています。DC 電流は 2mΩ のシャントを通して流れるため、±25A のリニアな測定範囲が得られます。

TIDA-010933 DC リンク電流の測定図 3-17 DC リンク電流の測定
TIDA-010933 AC 電流の測定図 3-18 AC 電流の測定

グリッド内の電流は、共通結合点 (PCC) に流入する電流を高精度で測定できるホール効果型電流センサ (TMCS1123) を使って測定されます。このリファレンス デザインを使うと、グリッドとマイコンとの間の強化絶縁を実現できます。