TIDA-010936

适用于集成电机驱动器的 48V/16A 小型三相 GaN 逆变器参考设计

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TIDA-010936

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概述

此参考设计展示了采用三个具有集成式 GaN FET、驱动器和自举二极管的 100V、35A 氮化镓 (GaN) 半桥 LMG2100R044 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。通过使用 IN241A 电流检测放大器，或使用 AMC0106M05 功能隔离式 Δ-Σ 调制器，实现了精确的相电流检测；同时测量了直流链路电压和相电压，从而能够验证诸如 InstaSPINFOC™ 等先进的无传感器设计。该设计提供与 TI BoosterPack™ 兼容的 3.3V I/O 接口，用于连接 C2000™ MCU LaunchPad™ 开发套件或 Sitara™ 微控制器，以便快速轻松地评估 TI 的 GaN 技术。

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 器件支持在更高的 PWM 频率下运行，使用陶瓷电容器替代电解电容器，进而缩减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) 可显著减少相电压畸变
精密相电流感测选项，采用 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

工业

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设计文件和产品

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设计指南 — TIDA-010936

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参考设计概述和经过验证的性能测试数据

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Assembly drawing — TIDA-010936

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元件放置方式设计布局的详细原理图

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Bill of materials (BOM) — TIDA-010936

TIDMCO0A.PDF (346 KB)

设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

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CAD/CAE symbol — TIDA-010936

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IC 元件的 3D 模型和 2D 图纸使用的文件

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Gerber file — TIDA-010936

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包含设计 PCB 物理板层信息的设计文件

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PCB layout — TIDA-010936

TIDMCO2A.PDF (2273 KB)

用于生成 PCB 设计布局的 PCB 层图文件

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Schematic — TIDA-010936

TIDMCN9A.PDF (945 KB)

设计布局和元件的详细原理图

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

热敏电阻

TMP61 — 采用 0402、0603/0805 和通孔封装的 1%、10kΩ 线性热敏电阻

数据表: PDF | HTML

电压转换器

TXU0304 — 四通道固定多向电平转换器

数据表: PDF | HTML

隔离式 ADC

AMC0106M25 — 用于电流检测的 ±250mV 输入功能隔离式 Δ-Σ 调制器

数据表: PDF | HTML

模拟电流检测放大器

INA241A — 具有增强型 PWM 抑制功能的 -5V 至 110V、双向、超精密电流检测放大器

数据表: PDF | HTML

隔离式 ADC

AMC0106M05 — 用于电流检测的 ±50mV 输入功能隔离式 Δ-Σ 调制器

数据表: PDF | HTML

氮化镓 (GaN) 功率级

LMG2100R044 — 具有集成驱动器和保护功能的 100V 4.4mΩ 半桥 GaN FET

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DC/DC converters

LMR38010 — 具有 40µA IQ 的 SIMPLE SWITCHER® 80V、1.0A、2.2MHz 降压转换器

数据表: PDF | HTML

模拟电流检测放大器

INA310A — 具有比较器的 -4V 至 110V、1.3MHz 超高精度电流检测放大器

数据表: PDF | HTML

串联电压基准

REF3333 — 采用 3 引脚 SC70 和 8 引脚 UQFN 封装的 3.3V、30ppm/°C 温漂、3.9µA、3 引脚 SOT-23 电压基准

数据表: PDF | HTML

电源模块（集成电感器）

TPSM82821 — 具有集成电感器、采用 2 x 2.5 x 1.1mm μSIP 封装的 5.5V 输入、1A 降压模块

数据表: PDF | HTML

开始开发

硬件开发

评估板

BOOSTXL-LMG2100-MD — LMG2100 升压评估模块

此参考设计展示了采用三个具有集成式 GaN FET、驱动器和自举二极管的 100V、35A 氮化镓 (GaN) 半桥 LMG2100R044 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。通过使用 IN241A 电流检测放大器，或使用 AMC0106M05 功能隔离式 Δ-Σ 调制器，实现了精确的相电流检测；同时测量了直流链路电压和相电压，从而能够验证诸如 InstaSPINFOC™ 等先进的无传感器设计。该设计提供与 TI BoosterPack™ 兼容的 3.3V I/O 接口，用于连接 C2000™ MCU LaunchPad™ 开发套件或 (...)

EVM用户指南: PDF | HTML

支持的产品和硬件

硬件开发

参考设计

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硬件开发

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评估板

LAUNCHXL-F28P65X — C2000™ real-time MCU F28P65x LaunchPad™ development kit

此参考设计展示了采用三个具有集成式 GaN FET、驱动器和自举二极管的 100V、35A 氮化镓 (GaN) 半桥 LMG2100R044 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。通过使用 IN241A 电流检测放大器，或使用 AMC0106M05 功能隔离式 Δ-Σ 调制器，实现了精确的相电流检测；同时测量了直流链路电压和相电压，从而能够验证诸如 InstaSPINFOC™ 等先进的无传感器设计。该设计提供与 TI BoosterPack™ 兼容的 3.3V I/O 接口，用于连接 C2000™ MCU LaunchPad™ 开发套件或 (...)

支持的产品和硬件

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适用于集成电机驱动器的 48V/16A 小型三相 GaN 逆变器参考设计

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概述

特性

工业

设计文件和产品

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产品

TMP61 — 采用 0402、0603/0805 和通孔封装的 1%、10kΩ 线性热敏电阻

TXU0304 — 四通道固定多向电平转换器

AMC0106M25 — 用于电流检测的 ±250mV 输入功能隔离式 Δ-Σ 调制器

INA241A — 具有增强型 PWM 抑制功能的 -5V 至 110V、双向、超精密电流检测放大器

AMC0106M05 — 用于电流检测的 ±50mV 输入功能隔离式 Δ-Σ 调制器

LMG2100R044 — 具有集成驱动器和保护功能的 100V 4.4mΩ 半桥 GaN FET

LMR38010 — 具有 40µA IQ 的 SIMPLE SWITCHER® 80V、1.0A、2.2MHz 降压转换器

INA310A — 具有比较器的 -4V 至 110V、1.3MHz 超高精度电流检测放大器

REF3333 — 采用 3 引脚 SC70 和 8 引脚 UQFN 封装的 3.3V、30ppm/°C 温漂、3.9µA、3 引脚 SOT-23 电压基准

TPSM82821 — 具有集成电感器、采用 2 x 2.5 x 1.1mm μSIP 封装的 5.5V 输入、1A 降压模块

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