Onsemi STR-ECS640A-GEVB評(píng)估板：電機(jī)控制設(shè)計(jì)的得力助手

在電機(jī)控制設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一款優(yōu)秀的評(píng)估板能極大地加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程，為工程師們提供便捷的測(cè)試和驗(yàn)證平臺(tái)。今天，我們就來(lái)深入了解一下Onsemi的STR-ECS640A-GEVB評(píng)估板，看看它有哪些獨(dú)特之處。

文件下載：onsemi STR-ECS640A-GEVK評(píng)估套件.pdf

評(píng)估板概述

STR-ECS640A-GEVB評(píng)估板搭載了Onsemi全新的ecoSpin電機(jī)控制器ECS640A，集成了Arm? Cortex??M0+微控制器、嵌入式柵極驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)算放大器和自舉二極管等關(guān)鍵組件。它可配置用于控制正弦或梯形電機(jī)，搭配Strata Developer Studio使用時(shí)，默認(rèn)軟件具備一些基本功能。此外，板載還配備了隔離式J - link電路，方便用戶進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

該評(píng)估板主要用于支持客戶在使用ECS640A可配置電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)的初期階段。不過(guò)需要注意的是，雖然其設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了文檔中所述的測(cè)試，但并未針對(duì)安全要求、全工作溫度范圍或使用壽命內(nèi)的制造和運(yùn)行進(jìn)行全面認(rèn)證，僅適用于實(shí)驗(yàn)室條件下由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行功能測(cè)試。

評(píng)估板特性

強(qiáng)大的硬件配置

• 單ECS640A封裝設(shè)備：集成了邏輯控制器、柵極驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)算放大器，高度集成化的設(shè)計(jì)減少了外部元件的使用，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
• 高輸出功率：輸出功率可達(dá)650 W，能夠滿足多種電機(jī)控制應(yīng)用的需求。
• 電壓倍增器：支持110 V或220 V的總線配置，通過(guò)電壓倍增器可靈活適應(yīng)不同的電源輸入。
• 可配置的電機(jī)控制方法：適用于梯形或矢量定向（FOC和DTFC）電機(jī)應(yīng)用，為工程師提供了多樣化的控制策略選擇。
• 隔離式J - link板載電路：方便進(jìn)行編程和調(diào)試，確保開(kāi)發(fā)過(guò)程的高效性。
• 功率級(jí)逆變器：由6個(gè)Onsemi IGBT（FGPF15N60UNDF）組成，能夠提供穩(wěn)定的功率輸出。
• 用戶友好的GUI：ecoSpin電機(jī)控制器接口提供了直觀的圖形化界面，便于工程師進(jìn)行電機(jī)控制應(yīng)用的精細(xì)調(diào)整。
• NCP10970 DC/DC轉(zhuǎn)換器：可提供15 VDC（降壓拓?fù)洌┖?.3 VDC（嵌入式LDO）兩種電壓輸出，滿足不同組件的供電需求。

詳細(xì)的電壓分布

需要注意的是，區(qū)域2、3和4的參考信號(hào)不一定共享，且強(qiáng)烈建議不要將區(qū)域1的參考信號(hào)與其他區(qū)域短路，以免造成安全隱患。

安全注意事項(xiàng)

在操作STR-ECS640A-GEVB評(píng)估板時(shí)，必須嚴(yán)格遵守以下安全預(yù)防措施，以確保人身安全和設(shè)備正常運(yùn)行：

1. 示波器連接：區(qū)域1和5的接地電位與負(fù)直流母線電壓電位相關(guān)，連接示波器探頭時(shí)，示波器的接地必須隔離，否則可能導(dǎo)致人身傷害甚至死亡。
2. 信號(hào)隔離：區(qū)域1和5內(nèi)的連接器未與地（PE）電位偏置，在連接這些區(qū)域之前，建議對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離。
3. 電容放電：評(píng)估板系統(tǒng)中的直流母線電容在移除主電源后需要時(shí)間放電，觸摸模塊前需等待十分鐘，確保電容放電至安全電壓水平，否則可能導(dǎo)致人身傷害。
4. 專業(yè)人員操作：只有熟悉驅(qū)動(dòng)器和相關(guān)機(jī)械的人員才能進(jìn)行系統(tǒng)的安裝、啟動(dòng)和后續(xù)維護(hù)工作，否則可能導(dǎo)致人身傷害和設(shè)備損壞。
5. 散熱注意：散熱器表面可能會(huì)變熱，觸摸時(shí)可能會(huì)造成燙傷。
6. 靜電防護(hù)：評(píng)估板系統(tǒng)中的部分組件對(duì)靜電放電（ESD）敏感，安裝、測(cè)試、維修時(shí)需要采取靜電控制措施，否則可能導(dǎo)致組件損壞。
7. 正確應(yīng)用和安裝：驅(qū)動(dòng)器的錯(cuò)誤應(yīng)用或安裝可能導(dǎo)致組件損壞或產(chǎn)品壽命縮短，如電機(jī)選型過(guò)小、交流電源供應(yīng)不正確或環(huán)境溫度過(guò)高等都可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障。
8. 電源操作：在斷開(kāi)或重新連接電線或進(jìn)行維護(hù)之前，必須移除并鎖定驅(qū)動(dòng)器的電源，等待十分鐘讓母線電容放電至零，否則可能導(dǎo)致人身傷害。
9. 電壓倍增器使用：電壓倍增器僅適用于110 V rms電源輸入，在220 V rms輸入時(shí)使用可能導(dǎo)致人身傷害。

電氣參數(shù)

最大額定值

超過(guò)最大額定值的應(yīng)力可能會(huì)損壞設(shè)備，影響其功能和可靠性。使用時(shí)應(yīng)參考電氣特性、推薦工作范圍和應(yīng)用信息等文檔，確保在安全的參數(shù)范圍內(nèi)操作。

推薦工作范圍

雖然設(shè)備在超出推薦工作范圍的條件下可能仍能工作，但長(zhǎng)時(shí)間暴露在這些應(yīng)力下可能會(huì)影響設(shè)備的可靠性。

用戶配置

控制類型和應(yīng)用

評(píng)估板可以分別采樣每個(gè)逆變器支路電流、每個(gè)輸出電壓和高壓直流母線電壓，但用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需求選擇使用相關(guān)數(shù)據(jù)，忽略其他AD引腳采樣的額外數(shù)據(jù)。

電流增益和偏移由ECS640A嵌入式運(yùn)算放大器確定，這些運(yùn)算放大器的輸出直接連接到ECS640A內(nèi)部Arm Cortex?M0+微控制器（Nebo - 40 - 64）的AD輸入引腳。外部運(yùn)算放大器輸出的電流信號(hào)還會(huì)輸入到過(guò)流保護(hù)電路。

用戶可以訪問(wèn)設(shè)置分流值、增益、偏移和過(guò)流保護(hù)設(shè)定點(diǎn)的組件，這些電路在評(píng)估板的原理圖中清晰可見(jiàn)。但需要注意的是，手動(dòng)更換電子部件存在風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)因短路、冷焊等問(wèn)題導(dǎo)致意外后果，并且更換后需要更新應(yīng)用程序軟件以反映硬件的變化。

評(píng)估板還提供了專門的過(guò)流電路，適用于考慮電流總和方法的應(yīng)用。如果用戶更喜歡單分流母線過(guò)流方法，則需要更改分流拓?fù)洌⑹褂玫?個(gè)運(yùn)算放大器電路及其相應(yīng)的增益、偏移和過(guò)流保護(hù)設(shè)定點(diǎn)。

電壓輸入和電機(jī)連接

評(píng)估板支持不同的交流整流配置，包括電壓倍增器拓?fù)洌?20AC輸入）和全波拓?fù)洌?30VA輸入）。具體配置方法如下：

• 電壓倍增器拓?fù)洌?20AC輸入）：需要安裝跳線J6和電容C3。
• 全波拓?fù)洌?30VA輸入）：需要移除J6跳線和C3電容，并在C3位置添加J7跳線。

需要特別注意的是，不要在230 VAC輸入時(shí)使用電壓倍增器拓?fù)?，否則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p壞。使用電壓倍增器拓?fù)鋾r(shí)，高壓直流母線電壓大約是輸入峰值電壓的兩倍。

通用特性

跳線配置

物料清單

評(píng)估板的物料清單詳細(xì)列出了各個(gè)組件的信息，包括數(shù)量、描述、設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)、制造商和零件編號(hào)等。這為工程師進(jìn)行物料采購(gòu)和故障排查提供了重要參考。由于物料清單內(nèi)容較多，這里不再詳細(xì)列出，可參考文檔中的具體表格。

總結(jié)

Onsemi的STR-ECS640A-GEVB評(píng)估板是一款功能強(qiáng)大、配置靈活的電機(jī)控制評(píng)估平臺(tái)，為工程師們提供了豐富的硬件資源和便捷的開(kāi)發(fā)工具。在使用過(guò)程中，務(wù)必嚴(yán)格遵守安全注意事項(xiàng)，確保操作安全。同時(shí)，根據(jù)自己的應(yīng)用需求合理配置評(píng)估板，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用類似評(píng)估板時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。