TI, 3상 GaN 기반 인버터 레퍼런스 디자인 제공

TI, 3상 GaN 기반 인버터 레퍼런스 디자인 제공
3상 갈륨 나이트라이드(GaN) 기반의 인버터 레퍼런스 디자인을 제공

TI, 3상 갈륨 나이트라이드(GaN) 기반의 인버터 레퍼런스 디자인을 제공

TI의 새로운 GaN 전력 설계를 사용하여 99% 효율의 200V AC 서보 드라이브 및 로봇 구동 가능

텍사스인스트루먼트(이하, TI)는 혁신적인 3상 갈륨 나이트라이드(GaN) 기반의 인버터 레퍼런스 디자인을 제공한다고 밝혔다. 개발자들은 이 레퍼런스 디자인을 사용하여 더 빠른 전류 루프 제어, 더 높은 효율, 더 정확한 속도 및 토크 제어를 제공하는 200V, 2kW AC 서보 모터 드라이브와 차세대 산업용 로봇을 개발할 수 있다.

 

3상 인버터 GaN 전력 스테이지
이 3상 고주파수 GaN 인버터 레퍼런스 디자인은 TI의 가장 최신의 LMG3410 600V, 12A GaN 전력 모듈을 사용하고 있다. 지난 해 출시된 LMG3410은 FET, 게이트 드라이버 및 보호 기능을 통합하였다. 이 GaN 모듈을 사용함으로써 실리콘 FET보다 최대 5배까지 더 빠르게 스위칭할 수 있으며 100kHz PWM 주파수로 98% 이상의 효율을, 24kHz PWM 주파수로 99% 이상의 효율을 제공한다. GaN을 사용함으로써 개발자가 스위치 성능을 최적화하여 모터의 전력 손실을 낮출 수 있으며, 히트 싱크의 크기를 줄임으로써 보드 공간을 절약할 수 있다. 인버터를 100kHz로 스위칭할 수 있어 인덕턴스가 낮은 모터에 사용할 때 토크 리플을 현저히 향상시킬 수 있다.

 

전력, 속도 및 성능
이 GaN 인버터 전력 스테이지는 TI의 TMS320F28379D 드라이브 제어 시스템온칩(SoC)을 비롯한 마이크로컨트롤러(MCU)와 손쉽게 인터페이스하여 전압 주파수를 동적으로 조절할 수 있으며 초고속 전류 루프 제어를 달성할 수 있다. TI는 또한 혁신적인 서브 사이클 PWM 업데이트 기법을 포함하는 새로운 DesignDRIVE 고속 전류 루프 소프트웨어를 제공한다고 밝혔다. 이 소프트웨어를 사용하면 서보 드라이브의 전류 루프 성능을 1µs 미만으로 끌어올릴 수 있으므로 모터 토크 응답을 3배로 향상시킬 수 있다. 고속 전류 루프 소프트웨어는 기존 MCU 기반의 전류 루프 솔루션에 비해서 훨씬 향상된 성능을 제공하며, controlSUITE™ 소프트웨어와 함께 무료로 사용할 수 있다.

이 레퍼런스 디자인은 GaN 모듈 이외에도 전류 감지 기능을 통합한 TI의 AMC1306 절연형 델타-시그마 모듈레이터를 사용함으로써 모터 제어 성능을 더욱 향상시킨다. 또한, TI의 ISO7831 디지털 아이솔레이터를 사용함으로써 MCU와 이 디자인의 6개 PWM 사이에 강화된 절연을 제공한다.

 

TI의 새로운 3상 인버터 디자인의 특징
· 고효율 전력 스테이지: 100kHz PWM으로 98%의 효율을, 24kHz PWM으로 99%의 효율을 제공하므로 히트 싱크 크기를 줄일 수 있다.
· 높은 PWM 주파수: 높은 PWM 스위칭 주파수를 사용할 수 있어 인덕턴스가 낮은 모터를 최소의 전류 리플로 구동할 수 있다.
· 빠른 스위칭 전환: 어떠한 스위치 노드 전압 링잉도 없이 25ns 미만으로 전환하여 EMI를 낮춘다.
· 7백만 이상의 검증 시간을 거친 600V, 12A의 LMG3410 GaN FET 전력 스테이지 채택: 쉽고 빠른 PCB 레이아웃과 소형 폼팩터 설계를 가능하게 한다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

 

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