TIDA-010059 适用于使用霍尔效应电流传感器的230VAC电机驱动器的同相电流感应参考设计

此参考设计采用霍尔效应电流传感器 TMCS1100，可测量绝对误差< 1%（–40°C 至 125°C）的电流，并提供高达 600 V 的工作隔离电压。低电阻封装内电流传感元件无需高侧电源，为精确的电机扭矩、速度或位置控制提供了紧凑高效的电流传感解决方案。逆变器功率级由 600V LMG3411氮化镓 （GaN） 功率模块组成，可进一步减小尺寸并提高下一代电机驱动器的效率。

*附件：设计指南 — TIDA-010059.pdf

特征

• 精确的电流感应 （< 1% 绝对误差） 可实现精确的电机控制。
• 在较宽的温度范围内具有精度稳定性，无需外部偏移或漂移补偿。
• 封装内检测元件，无需高侧电源，可实现小尺寸、低成本的电流检测系统。
• 高效、紧凑的逆变器功率级基于 600V LMG3411 GaN 功率模块，具有集成栅极欠压、器件过流和过热保护功能。

1. 设计概述

• ‌设计名称‌：TIDA-010059 - 同相电流感应参考设计，用于230V AC电机驱动
• ‌核心组件‌：
  • TMCS1100 Hall效应电流传感器
  • LMG3411R050 GaN功率模块
  • ISO7721F数字隔离器
  • REF2030电压参考
  • TLV9001运算放大器
  • TLV1117电压调节器

2. 设计特点

• ‌高精度电流感应‌：使用TMCS1100实现<1%绝对误差的电流测量，适用于精确电机控制。
• ‌高隔离电压‌：TMCS1100提供高达600V的工作隔离电压，增强安全性。
• ‌高效功率转换‌：LMG3411R050 GaN功率模块减少开关损耗，提高系统效率。
• ‌紧凑设计‌：集成度高，适合空间受限的应用。

3. 系统架构

• ‌系统组成‌：
  • ‌功率板‌：包含六个LMG3411R050 GaN功率模块，实现三相逆变。
  • ‌电流感应板‌：包含三个TMCS1100电流传感器，处理电流信号。
  • ‌接口板‌：连接控制卡与电流感应板，包含低通滤波器。
    

4. 关键组件功能

• ‌TMCS1100‌：Hall效应电流传感器，提供高精度、高线性度的电流测量。
• ‌LMG3411R050‌：GaN功率模块，集成栅极驱动和保护功能，提高开关速度和效率。
• ‌ISO7721F‌：数字隔离器，提供信号隔离，增强系统电磁兼容性。
• ‌REF2030‌：电压参考，为TMCS1100提供稳定的参考电压。
• ‌TLV9001‌：运算放大器，用于缓冲电流感应信号。
• ‌TLV1117‌：电压调节器，为低电压电路提供稳定的电源。

5. 设计考虑

• ‌电流感应精度‌：使用外部参考电压和运算放大器缓冲，提高电流感应精度。
• ‌电磁兼容性‌：通过数字隔离器和低通滤波器减少电磁干扰。
• ‌热管理‌：使用高效散热材料和设计，确保系统稳定运行。

6. 测试与验证

• ‌测试设备‌：包括示波器、高压隔离探头、数字万用表等。
• ‌测试内容‌：
  • 电流测量精度：在不同开关频率下测试TMCS1100的电流测量误差。
  • 电流测量延迟：测试TMCS1100在电机运行时的电流测量延迟。
• ‌测试结果‌：TMCS1100在16kHz和32kHz开关频率下，未校准和校准后的FSR误差均满足设计要求。