ZHCUBL4A December 2023 – August 2024
- 1
- 说明
- 资源
- 特性
- 应用
- 6
- 1系统说明
- 2系统设计原理
-
3系统概述
- 3.1 方框图
- 3.2 设计注意事项
- 3.3
主要米6体育平台手机版_好二三四
- 3.3.1 TMDSCNCD280039C - TMS320F280039C 评估模块 C2000™ MCU controlCARD™
- 3.3.2 LMG3522R030 具有集成式驱动器、保护和温度报告功能的 650V 30mΩ GaN FET
- 3.3.3 TMCS1123 - 精密霍尔效应电流传感器
- 3.3.4 AMC1302 - 具有 ±50mV 输入电压的增强型隔离式精密放大器
- 3.3.5 ISO7741 EMC 性能优异的四通道、3 个正向、1 个反向增强型数字隔离器
- 3.3.6 ISO7762 EMC 性能优异的六通道、4 个正向、2 个反向增强型数字隔离器
- 3.3.7 UCC14131-Q1 汽车类、1.5W、12V 至 15V VIN、12V 至 15V VOUT、高密度、> 5kVRMS 隔离式直流/直流模块
- 3.3.8 ISOW1044 具有集成直流/直流电源的低辐射、5kVRMS 隔离式 CAN FD 收发器
- 3.3.9 ISOW1412 具有集成电源的低辐射、500kbps、增强型隔离式 RS-485、RS-422 收发器
- 3.3.10 OPA4388 四通道、10MHz、CMOS、零漂移、零交叉、真 RRIO 精密运算放大器
- 3.3.11 OPA2388 双通道、10MHz、CMOS、零漂移、零交叉、真 RRIO 精密运算放大器
- 3.3.12 INA181 26V 双向 350kHz 电流检测放大器
- 4硬件、软件、测试要求和测试结果
- 5设计和文档支持
- 6关于作者
- 7修订历史记录
4.4.3 直流/交流转换器
在图 4-12 中，4.4kW 输出功率通过 400V 直流链路提供至 230VAC。线路电压和线路电流分别以黄色和粉色显示。请注意，电阻器中没有注入明显的电流纹波。该图还以绿色显示了 100Hz 频率下存在的直流链路电源纹波。
C1 - 输出电压，C2 - 输出电流，C4 - 直流总线电压
图 4-12 直流/交流线路电压、线路电流和直流总线电压图 4-13 和表 4-4 展示了从直流总线转换为 230VAC 输出时的总体效率。下面讨论了所有三种调制方案（即单极 H 桥、双极 H 桥和 HERIC 模式 H 桥）的比较结果。
该表显示，H 桥单极模式下的参考设计在大约 2.4kW 和 400V 输入、ηfull-load 为 98.2% 且 ηCEC = 98.3% 时可实现 ηpeak = 98.4%。
该表显示，H 桥双极模式下的参考设计在大约 2.8kW 和 400V 输入、ηfull-load 为 97.9% 且 ηCEC = 97.8% 时可实现 ηpeak = 98.1%。
该表显示，HERIC 模式下的参考设计在大约 2.4kW 和 400V 输入、ηfull-load 为 98.2% 且 ηCEC = 98.4% 时可实现 ηpeak = 98.5%。
图 4-13 直流/交流效率比较| 输出功率 | 效率 （H 桥单极） | 输出功率 | 效率 （H 桥双极） | 输出功率 | 效率 (HERIC) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.2kW | 93.1% | 0.2kW | 92.7% | 0.1kW | 92.7% |
| 0.4kW | 96.0% | 0.4kW | 95.9% | 0.4kW | 97.1% |
| 0.8kW | 97.5% | 0.8kW | 97.2% | 0.8kW | 98.1% |
| 1.2kW | 98.3% | 1.2kW | 97.7% | 1.2kW | 98.3% |
| 1.6kW | 98.2% | 1.6kW | 97.9% | 1.2kW | 98.4% |
| 2.0kW | 98.3% | 2.0kW | 98.0% | 1.6kW | 98.5% |
| 2.4kW | 98.4% | 2.4kW | 98.0% | 2.0kW | 98.5% |
| 2.8kW | 98.4% | 2.8kW | 98.1% | 2.4kW | 98.5% |
| 3.2kW | 98.4% | 3.2kW | 98.0% | 2.8kW | 98.5% |
| 3.5kW | 98.4% | 3.5kW | 97.9% | 3.2kW | 98.5% |
| 3.9kW | 98.3% | 3.9kW | 97.9% | 3.4kW | 98.5% |
| 4.1kW | 98.3% | 4.1kW | 97.9% | 3.6kW | 98.4% |
| 4.3kW | 98.2% | 4.3kW | 97.9% | 4.0kW | 98.4% |
| 4.5kW | 98.2% | 4.5kW | 97.8% | 4.2kW | 98.4% |
| 4.3kW | 98.3% | ||||
| 4.5kW | 98.2% |
此外，采用单极调制方案时 H 桥开关节点电压的测量方式如图 4-14 所示。从图中可以看出，即使开关速度达到 60kV/μs，也没有检测到明显的过电压。可以观察到上升时间约为 6ns。
C1 - 线路电压，C2 - 线路电流，C3 - 直流总线电压，C4 - 开关节点电压
图 4-14 H 桥单极下的直流/交流开关节点采用双极调制方案时 H 桥开关节点电压的测量方式如图 4-15 所示。从图中可以看出，即使开关速度达到 60kV/μs，也没有检测到明显的过电压。可以观察到上升时间约为 6.5ns。
C1 - 线路电压，C2 - 线路电流，C3 - 直流总线电压，C4 - 开关节点电压
图 4-15 H 桥双极下的直流/交流开关节点按图 4-16 所示测量了 HERIC 调制方案开关节点的电压。从拓扑角度来看，在 HERIC 模式下，由于正半个周期和负半个周期中存在额外的零电压状态，FET 两端的电压也会减半。我们可以看到开关节点电压从 200V 上升到 400V。在这种情况下，另一个开关节点的电压范围为 0V 至 200V。
C1 - 线路电压，C2 - 线路电流，C3 - 开关节点电压，C4 - 直流总线电压
图 4-16 HERIC 下的直流/交流开关节点相应调制方案的总谐波失真 (THD) 曲线也可在图 4-17 中看到。
图 4-17 直流/交流的总谐波失真此外，单极拓扑的 GaN FET 结温如图 4-18 所示。其他 H 桥 GaN 具有相似的温度曲线。这种运行对应于将 400V 直流链路电压转换为 230V 电网。可以看到，温度没有超过 54°C。
图 4-18 H 桥单极下的 GaN v/s 散热器温度双极拓扑的 GaN FET 结温如图 4-19 所示。其他 H 桥 GaN 具有相似的温度曲线。这种运行对应于将 400V 直流链路电压转换为 230V 电网。可以看到，温度没有超过 70°C。
图 4-19 H 桥双极的 GaN v/s 散热器温度HERIC 拓扑的 GaN FET 结温如图 4-20 所示。其他 H 桥 GaN 具有相似的温度曲线。这种运行对应于将 400V 直流链路电压转换为 230V 电网。温度不会高于 54°C。
图 4-20 HERIC 的 GaN v/s 散热器温度总之，采用双极调制的 H 桥和 HERIC 都是三级拓扑，因此可以降低 FET 两端的开关损耗；相比之下，采用双极调制方案的 H 桥是一种两级拓扑。HERIC 和双极调制中的 H 桥具有更好的共模抑制功能。单极会提供高共模电压，对于串式逆变器等无变压器系统，这可能会导致高漏电流。但是，对于类似的 EMI 滤波器设计，单极以一半的开关频率运行，并在输出端实现双倍频率。因此，在比较这三种拓扑时，需要考虑多个要点。