TLE4973評估板：汽車應(yīng)用電流傳感器的測試利器

一、引言

在汽車電子應(yīng)用中，精確的電流傳感至關(guān)重要。英飛凌的TLE4973磁電流傳感器專為汽車應(yīng)用設(shè)計，而其配套的評估板TLE4973 EVAL STD PCB為工程師們提供了一個便捷的平臺，用于測試和評估該傳感器的性能。今天我們就來詳細了解一下這個評估板。

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二、評估板概述

2.1 用途與適用人群

這個評估板主要用于客戶對TLE4973電流傳感器的評估和測試，并非商業(yè)產(chǎn)品，不適合用于批量生產(chǎn)。它的目標用戶是那些打算在電流傳感應(yīng)用中使用TLE4973的客戶。

2.2 交付內(nèi)容與硬件組成

交付內(nèi)容包含TLE4973評估板。評估板集成了三個TLE4973無芯磁電流傳感器，可用于三相系統(tǒng)測試。板上還有EEPROM用于存儲板設(shè)置，并且兼容英飛凌電流傳感器編程器。

2.3 主要參數(shù)

• 產(chǎn)品型號：TLE4973 - RE35D5 - S0010
• 封裝：PG - TDSO - 16
• 滿量程（FS）：±221.8 A
• 典型電流軌傳遞因子：47.94 T/A
• 典型傳感器靈敏度：169.26 mV/mT（S5）
• 典型評估板靈敏度：8.12 mV/A

三、使用注意事項

3.1 評估板性質(zhì)與局限性

評估板雖考慮了環(huán)境條件設(shè)計，但僅按文檔描述進行了測試，在安全要求、全工作溫度范圍或生命周期內(nèi)的制造和運行方面未進行全面驗證。它僅接受典型負載條件下的功能測試，不遵循常規(guī)產(chǎn)品的退貨材料分析（RMA）、工藝變更通知（PCN）和產(chǎn)品停產(chǎn)（PD）等程序，也可能不符合CE等標準。

3.2 安全預防措施

• 斷電操作：在斷開或重新連接電線，或進行維護工作前，務(wù)必先移除或斷開驅(qū)動器的電源，否則可能導致人身傷害或死亡。
• 避免連接風險：在逆變器中使用評估板時，不要將編程器連接到筆記本電腦，以免損壞筆記本。
• 低電壓使用：評估板僅適用于低電壓系統(tǒng)（≤50 V）。
• 防熱措施：測試期間，評估板和設(shè)備表面可能發(fā)熱，需采取必要防護措施，避免燙傷。
• 專業(yè)人員操作：只有熟悉驅(qū)動器、電力電子和相關(guān)機械的人員才能進行系統(tǒng)的規(guī)劃、安裝、調(diào)試和維護，否則可能導致人身傷害和設(shè)備損壞。
• ESD防護：評估板包含對靜電放電（ESD）敏感的部件，安裝、測試、維護或修理時需采取靜電控制措施。
• 正確應(yīng)用與安裝：錯誤的應(yīng)用或安裝可能導致部件損壞或產(chǎn)品壽命縮短，如電機選型過小、交流電源供應(yīng)不正確或環(huán)境溫度過高等。
• 移除包裝材料：安裝前需移除評估板附帶的所有不必要包裝材料，否則可能導致過熱或異常運行。

四、系統(tǒng)設(shè)計與功能

4.1 調(diào)試方法

• 若與英飛凌編程器板配合使用，只需連接兩塊板并遵循圖形用戶界面（GUI）上的說明即可。
• 若單獨使用評估板，用戶需通過引腳17（VS +，LDO輸入）為板供電，同時將引腳19（EN）連接到相同的電源電壓以啟用板載LDO，電源電壓范圍為[6, 9] V。

4.2 功能模塊描述

評估板由三個TLE4973電流傳感器、一個EEPROM、一個LDO穩(wěn)壓器和一個連接器組成。TLE4973傳感器可精確感應(yīng)交流和直流電流，EEPROM用于存儲板設(shè)置，LDO穩(wěn)壓器用于穩(wěn)定傳感器的電源電壓，連接器用于連接英飛凌編程器板。

4.3 傳感結(jié)構(gòu)布局

三個傳感器安裝在PCB上，并置于PCB內(nèi)電流軌的上方，且扭轉(zhuǎn)45°以減少三相之間的串擾，同時不影響傳感器的頻率響應(yīng)和導體的插入電阻。電流軌有一個0.5 mm的S形狹縫。

4.4 原理圖與布局

• 原理圖：為抑制高頻噪聲并滿足EMC和ESD要求，在傳感器的VDD、AOUT、VREF、OCD和DCDI引腳處分別添加了不同容值的旁路電容，OCD和DCDI引腳還連接了1 kΩ上拉電阻，同時使用電壓調(diào)節(jié)器為傳感器提供穩(wěn)定電壓。
• 布局：評估板由兩層35 μm的外層金屬化層和兩層140 μm的內(nèi)層金屬化層組成，內(nèi)層用于承載傳感器所感應(yīng)的高電流。AOUT和VREF走線在PCB上平行布置以減少輸出信號的共模噪聲，使用接地平面保護信號走線并減少寄生電感耦合，在TLE4973及其輸入輸出引腳下方切割接地和電源平面以避免渦流引起的誤差。

五、系統(tǒng)性能

5.1 測試點與結(jié)果

• 測試點：通過評估板連接器測量三個傳感器的輸出電壓和OCD信號。
• 測量結(jié)果
  • 溫度漂移：在整個溫度范圍內(nèi)，靈敏度極其穩(wěn)定，偏移量小。
  • 頻率響應(yīng)：對兩個傳感器進行了頻率響應(yīng)（增益和相位）測量，并與有限元方法（FEM）模擬結(jié)果進行了比較。
  • 串擾：串擾可通過微控制器軟件中的“矩陣補償方法”進行補償，也可通過調(diào)整傳感器方向來減少。
  • 熱性能：當有電流流過評估板時，測量顯示若施加高電流，需要對板進行冷卻。
• 模擬結(jié)果
  • 導體和插入電阻：模擬了導體有和無狹縫時的電阻，并計算了插入電阻。
  • 傳感器位移引起的傳遞因子誤差：展示了傳感器在x、y和z軸方向位移時傳遞因子的變化。

六、總結(jié)

TLE4973評估板為工程師提供了一個全面了解和測試TLE4973電流傳感器的平臺。在使用過程中，務(wù)必嚴格遵循安全注意事項，以確保測試的順利進行和人員安全。同時，通過對系統(tǒng)設(shè)計、功能和性能的深入研究，工程師們可以更好地將TLE4973應(yīng)用到實際的汽車電流傳感項目中。大家在使用評估板的過程中遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。