TIDA-00436

応答時間 1µs 未満のストール電流制限を備えた 36V/1kW ブラシレス DC モーター ドライブのリファレンス デザイン

TIDA-00436

設計ファイル

概要

このリファレンス デザインは、最大 1kW までのバッテリ駆動式ガーデン ツールおよび電動工具向けブラシレス モーター用電力段です。10 セルのリチウム イオン バッテリで動作し、電圧範囲は 36 ~ 42V です。本設計では、60V 対応の N チャネル NexFETsTM を使用しており、SON5×6 SMD パッケージで非常に低いドレイン ソース間オン抵抗 (RDS_ON) 1.8mΩ を実現しています。これにより、PCB サイズを 57 × 59mm という非常に小型のフォーム ファクタに抑えています。また、三相ゲート ドライバを使用して三相 MOSFET ブリッジを駆動します。このドライバは 6 ~ 60V の動作範囲を持ち、最大 2.3A (シンク) / 1.7A (ソース) の設定が可能なプログラマブル ゲート電流に対応しています。C2000™ Piccolo™ LaunchPad™ LAUNCHXL-F28027 をこの出力段とともに使用し、ホール センサと組み合わせて BLDC モーターの 120 度矩形波制御をソフトウェアで実装しています。ゲート ドライバに搭載されているサイクルごとの電流制限機能により、出力段で許容される最大電流を安全な水準に制限し、モーター停止に起因する超過電流からボードを保護します。

特長
  • TMS320F28027 マイコンを使用し実装したブラシレス DC モーター向けに、ホール センサ ベースの矩形波制御を採用した 1kW の出力段
  • 10 セルのリチウムイオン バッテリから供給される、30V ~ 42V の電圧で動作
  • 400 LFM のエアフロー条件で、最大 32ARMS の連続モーター電流を供給
  • 60V / 400A のピーク性能と、1.8mΩ の RDS_ON を実現すると同時に 5x6mm の SON パッケージに封止された MOSFET である CSD18540Q5B を出力段に採用して、57 × 59mm という小型フォーム ファクタの PCB を実現
  • 6V ~ 60V の入力電圧で動作し、2.3A シンク / 1.7A ソースの最大設定でプログラマブルなゲート電流をサポートする 3 相ゲート ドライバの DRV8303 を採用
  • モーター ストール保護のためのスレッショルドが設定可能なハードウェア周期ごとの過電流制限
  • センサレス制御のために、各相電圧、DC バス電圧、DC バス電流検出、および各相のローサイド電流検出のフィードバックに対応
  • マイコン電源用 TPS54061 ベース 3.3V/0.15A 降圧コンバータ
  • 周囲温度 –20°C ~ 55°C で動作するよう設計
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組み立てられたボードは、テストと性能検証のみの目的で開発されたものであり、販売していません。

設計ファイルと製品

設計ファイル

すぐに使用できるシステム ファイルをダウンロードすると、設計プロセスを迅速化できます。

TIDU852B.PDF (10447 KB)

リファレンス デザインの概要と検証済みの性能テスト データ

TIDRDH5.PDF (346 KB)

コンポーネントの配置を明示する詳細な設計レイアウト

TIDRDH4.PDF (27 KB)

設計に使用したコンポーネント、参照指定子、メーカー名や型番などを記入した詳細なリスト

TIDRDH7.ZIP (7004 KB)

IC コンポーネントの 3D モデルまたは 2D 図面に使用するファイル

TIDC976.ZIP (538 KB)

PCB 設計の基板層に関する情報を記載した設計ファイル

TIDRDH6.ZIP (1094 KB)

PCB 設計レイアウトを生成するための PCB 基板層のプロット ファイル

TIDRDH3.PDF (717 KB)

設計レイアウトとコンポーネントを示した詳細な回路図

製品

設計や代替製品候補に TI 製品を含めます。

ESD 保護ダイオード

TPD4S009高速インターフェイス向け、VCC ピン、クワッド 0.8pF、5.5V、±8kV ESD 保護ダイオード

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汎用オペアンプ

OPA2374デュアル、5.5V、6.5MHz、RRIO (レール ツー レール入出力) オペアンプ

データシート: PDF | HTML
リアルタイム デジタル電源マイコン

TMS320F2802760MHz、64KB フラッシュ搭載、C2000™ 32 ビット マイコン

データシート: PDF | HTML
車載パワートレイン、ゾーンおよびシャーシ制御マイコン

TMS320F28027-Q1車載、64KB フラッシュ搭載、60MHz、C2000™ 32 ビット マイコン

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MOSFET

CSD18540Q5B5mm x 6mm のシングル SON 封止、2.2mΩ、60V、N チャネル NexFET™ パワー MOSFET

データシート: PDF | HTML
アナログ温度センサ

LMT84SC70 または TO-92 封止、1.5V 対応、10μA、アナログ出力温度センサ

データシート: PDF | HTML
BLDC ドライバ

DRV8303電流シャント アンプと SPI 搭載、最大 65V の 3 相ゲート ドライバ

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DC/DC コンバータ

TPS54061低静止電流(IQ)の 4.7V ~ 60V 入力、200mA、同期整流降圧コンバータ

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開発の開始

ソフトウェア開発

ファームウェア

TIDCD71 — TIDA00436_Firmware

サポート対象の製品とハードウェア

サポート対象の製品とハードウェア

ハードウェア開発
リファレンス・デザイン
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ダウンロードオプション

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最新バージョン
バージョン: 01.00.00.00
リリース日: 2017/02/12
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リファレンス・デザイン
TIDA-00436 応答時間 1µs 未満のストール電流制限を備えた 36V/1kW ブラシレス DC モーター ドライブのリファレンス デザイン

リリース情報

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技術資料

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* 設計ガイド 36-V, 1-kW BLDC Motor Drive With Stall Current Limit of Less Than 1-µs Response (Rev. B) 2016/05/12

サポートとトレーニング

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