JAJU923 February   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
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計の考慮事項
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 LMG2100
      2. 2.3.2 INA241A
      3. 2.3.3 LMR38010
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1 3 相 GaN インバータの電力段
      1. 3.1.1 LMG2100 GaN ハーフブリッジ電力段
    2. 3.2 INA241A によるインライン シャントの高精度位相電流センシング
    3. 3.3 位相電圧および DC 入力電圧のセンシング
    4. 3.4 電力段の PCB 温度監視
    5. 3.5 パワー マネージメント
      1. 3.5.1 48V から 5V への DC/DC コンバータ
      2. 3.5.2 5V～3.3V レール
    6. 3.6 ホスト MCU へのインターフェイス
  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
      1. 4.1.1 TIDA-010936 の PCB の概要
      2. 4.1.2 TIDA-010936 のジャンパ設定
      3. 4.1.3 C2000™ MCU LaunchPad™ 開発キットへのインターフェイス
    2. 4.2 ソフトウェア要件
    3. 4.3 テスト設定
    4. 4.4 テスト結果
      1. 4.4.1 パワー マネージメントおよびシステムのパワーアップとパワーダウン
    5. 4.5 GaN インバータ ハーフブリッジ モジュールのスイッチ ノード電圧
      1. 4.5.1 48V DC バスでのスイッチ ノード電圧過渡応答
        1. 4.5.1.1 ±1A 時の出力電流
        2. 4.5.1.2 ±10A 時の出力電流
      2. 4.5.2 PWM 周波数の DC バス電圧リップルへの影響
      3. 4.5.3 効率の測定
      4. 4.5.4 熱解析
      5. 4.5.5 無負荷時の損失テスト (COSS 損失)
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 設計ファイル [必須トピック]
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
        1. 5.1.3.1 レイアウト プリント
      4. 5.1.4 Altium プロジェクト
      5. 5.1.5 ガーバー ファイル
      6. 5.1.6 アセンブリの図面
    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謝辞

3.5.1 48V から 5V への DC/DC コンバータ

DC/DC 降圧コンバータは、12V～60V の入力電圧範囲に対応し、少なくとも 80V の入力電圧に対応できるように設計されています。出力電圧は 5V に設定されています。DC/DC 降圧コンバータのフィードバック回路は、最小の出力電圧リップルと 1A 以上の出力電流が得られるように設計されています。

この電源は、WEBENCH® 回路設計 / 選択シミュレーション サービスを使用して、以下のパラメータ仕様で設計されています。

表 3-1 パラメータ仕様
パラメータ標準値最小値、最大値
DC リンク電圧48V10V、80V
出力電圧5V±5%
出力電圧リップル< 50mVPPできるだけ低い値
出力電流500mA1A
温度範囲–40℃～85℃ (125℃)

これらのパラメータによって、LMR38010 デバイスが設計仕様に適合するデバイスとして選択されました。図 3-7 に WEBENCH の推奨を示します。


GUID-20240220-SS0I-L6D6-FZGW-Q2R9K3WF81NZ-low.svg

図 3-7 LMR38010 WEBENCH シミュレーション回路

できるだけサイズを小さくするために、スイッチング周波数は 617kHz (Rt= 42.2kHz) に設定されており、22μH のインダクタのみが必要です。図 3-8 に 43.5V 入力時の電圧リップルを示します。電流が >0.1A の場合、出力リップルは 15mV 未満です。


GUID-20240221-SS0I-N3TN-4CZX-RSJZHJCKZ23S-low.png

図 3-8 5V 出力電圧リップル

このシミュレーションに基づき、いくつかの小さな変更を加えて、この設計の最終的な回路図を完成させています。オプションの抵抗 R68 を R71 と並列に追加すると、LDO の 5.5V 出力の柔軟性が保たれ、より低いリップルの 5V を生成できます。5.5V は、J7 を介して外部から入力することもできます。


GUID-20240220-SS0I-Z9CP-M6WD-VS25NR7ZT8HC-low.svg

図 3-9 48V から 5V への DC/DC 降圧コンバータ