48 V MOTIX? Gate Driver TLE9140EQW Evaluation Board：開(kāi)啟電機(jī)控制評(píng)估新體驗(yàn)

在電子工程師的日常工作中，評(píng)估和測(cè)試新的電機(jī)控制解決方案是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。今天，我們將深入探討英飛凌（Infineon）的48 V MOTIX? Gate Driver TLE9140EQW評(píng)估板，看看它如何助力我們更高效地完成電機(jī)控制設(shè)計(jì)的評(píng)估工作。

文件下載：Infineon Technologies TLE9140EQWEVAL 評(píng)估板.pdf

一、評(píng)估板概述

這份文檔主要是關(guān)于TLE9140EQW評(píng)估板v2.0的使用指南，目標(biāo)受眾是想要評(píng)估48 V三相柵極驅(qū)動(dòng)器的電子工程師。在開(kāi)始使用評(píng)估板之前，我們需要了解一些重要的注意事項(xiàng)。

重要提示

評(píng)估板和參考板僅用于演示和評(píng)估目的，并非商業(yè)化產(chǎn)品。英飛凌在設(shè)計(jì)這些評(píng)估板時(shí)考慮了環(huán)境條件，但它們未經(jīng)過(guò)全面的安全要求、全工作溫度范圍或壽命的測(cè)試。此外，評(píng)估板和參考板僅在典型負(fù)載條件下進(jìn)行功能測(cè)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）程序。而且，它們可能不符合CE或類似標(biāo)準(zhǔn)，用戶必須確保其使用方式符合所在國(guó)家的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。

安全預(yù)防措施

在使用評(píng)估板時(shí)，我們必須注意一些安全問(wèn)題。例如，評(píng)估板的散熱片和設(shè)備表面在測(cè)試過(guò)程中可能會(huì)變熱，處理時(shí)需采取必要的預(yù)防措施；只有熟悉驅(qū)動(dòng)器、電力電子和相關(guān)機(jī)械的人員才能進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃、安裝、調(diào)試和維護(hù)；評(píng)估板包含對(duì)靜電放電（ESD）敏感的部件和組件，安裝、測(cè)試、維護(hù)或修理時(shí)需要采取靜電控制措施；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。

二、評(píng)估板特性與概念

關(guān)鍵特性

TLE9140EQW評(píng)估板具有諸多令人矚目的特性。它可以由板載的MOTIX? MUC設(shè)備或uIO - Stick（配置向?qū)В┛刂?，并帶有額外的輸入信號(hào)；能夠驅(qū)動(dòng)24 V / 48 V直流或無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)，48 V電源也可替換為24 V電源以適應(yīng)24 V領(lǐng)域的應(yīng)用；具備高達(dá)110 V的高電壓能力；支持高頻PWM，如20 kHz；可調(diào)節(jié)充電和放電電流以優(yōu)化EMC性能；擁有高電壓兼容輸入；在VSM過(guò)壓期間具有有源LS續(xù)流功能；支持SPI通信；具備多種保護(hù)和診斷功能，如過(guò)熱、過(guò)流、欠壓、超時(shí)看門狗和關(guān)斷狀態(tài)診斷。

評(píng)估板概念

該評(píng)估板可用于兩種場(chǎng)景下對(duì)MOTIX? 48 V柵極驅(qū)動(dòng)器TLE9140EQW的評(píng)估：一是由MOTIX? MCU設(shè)備TLE987x控制TLE9140EQW；二是使用英飛凌工具箱中的配置向?qū)гu(píng)估TLE9140EQW。評(píng)估板包含TLE9140EQW、TLE987x及其典型應(yīng)用電路，包括三個(gè)半橋以驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī)。跳線X35可選擇將TLE9140EQW連接到uIO - Stick或TLE987x。TLE9140EQW和TLE987x設(shè)備的所有引腳都連接到引腳排針，方便進(jìn)行測(cè)量。評(píng)估板通過(guò)香蕉插頭由12 V和48 V / 24 V電源供電，LIN通信也通過(guò)香蕉插頭實(shí)現(xiàn)。此外，還提供了用于J - linker的SWD接口，以及兩個(gè)電池LED（12 V和48 V）來(lái)指示板卡供電是否正常。需要注意的是，由于12 V系統(tǒng)和48 V系統(tǒng)需要隔離，板上的12 V GND和48 V GND未連接，因此必須在外部進(jìn)行連接才能使板卡正常工作。

三、評(píng)估板詳細(xì)描述

互連

評(píng)估板的互連設(shè)計(jì)清晰，便于我們進(jìn)行各種連接。X26和X28是48 V / 24 V GND和電池的連接器，同時(shí)也是電機(jī)連接器；X27和X29是12 V GND和電池的連接器；X23是霍爾傳感器接口；X15是模擬角度傳感器接口；X8是LIN連接器；X25用于連接LIN通信的附加硬件；X35可用于選擇不同的使用場(chǎng)景；調(diào)試器（J - link）可連接到X10進(jìn)行代碼調(diào)試。

跳線設(shè)置

跳線為評(píng)估板提供了靈活的配置選項(xiàng)。例如，X11可啟用或禁用復(fù)位按鈕；X12可啟用或禁用MON按鈕；X16可選擇使用霍爾傳感器或角度傳感器的應(yīng)用配置；X21可啟用或禁用電位器；X35可選擇TLE987X或uIO - Stick作為SSC的主設(shè)備。

測(cè)試點(diǎn)

評(píng)估板上的測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)非常貼心，方便我們進(jìn)行各種測(cè)量。TLE9140EQW用于驅(qū)動(dòng)三相半橋，其所有引腳和TLE987X的引腳都可通過(guò)排針進(jìn)行測(cè)試。板上還提供了三相的測(cè)試點(diǎn)，以及用于測(cè)量分流電阻兩端電壓降的測(cè)試點(diǎn)OP_P和OP_N，用于測(cè)量VDD和48 V電源線中5 mΩ電阻兩端電壓降的測(cè)試點(diǎn)I_VDD和I_VSM，通過(guò)這些測(cè)量結(jié)果可以計(jì)算電流消耗和功率消耗。此外，板上還有許多48 V電源、48 V GND和12 V電源的測(cè)試點(diǎn)。

未安裝組件

評(píng)估板提供了兩種不同的供電概念：一種是使用兩個(gè)二極管（D13和D14）實(shí)現(xiàn)12 V域和48 V域之間的電壓隔離；另一種是使用源極跟隨器（Q7、C62、C63、R47、D11）從48 V電池生成12 V電源。目前，使用二極管概念的組件已安裝在板上，而使用源極跟隨器概念的組件的焊接位置雖有但未安裝，若要評(píng)估該概念，需要在板上焊接額外的組件。此外，TLE9140EQW具有電流源柵極驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)定序器可以為充電和放電階段選擇不同的電流，無(wú)需緩沖器、柵極 - 漏極電容和柵極 - 源極電容即可改善EMC性能，但如果需要這些組件，評(píng)估板上也有相應(yīng)的焊接位置，其值需根據(jù)應(yīng)用條件確定。

四、評(píng)估設(shè)置

目標(biāo)應(yīng)用

TLE9140EQW設(shè)備的目標(biāo)應(yīng)用是48 V / 24 V直流和BLDC電機(jī)控制。評(píng)估板上配備了所需的外部組件，可支持對(duì)設(shè)備本身及其應(yīng)用的評(píng)估。

評(píng)估設(shè)置方式

TLE9140EQW由TLE987x驅(qū)動(dòng)

硬件設(shè)置方面，需要一個(gè)48 V雙極性（4Q）電源，其輸出電壓可調(diào)，能夠在發(fā)電機(jī)模式下反向供電，并能提供足夠的電流使設(shè)計(jì)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。將帶有TLE9140EQW和TLE987x的評(píng)估板連接到電源，并通過(guò)基于Segger J - Link接口的XMC Link - 隔離調(diào)試探頭連接到PC。同時(shí)，需要進(jìn)行一些特定的硬件設(shè)置，如設(shè)置跳線X35以實(shí)現(xiàn)TLE987x和TLE9140EQW之間的SPI通信，并為TLE9140EQW提供VDD（數(shù)字電源）；將跳線X12（TLE987x的MON）連接到Evalboard V2.0上的12 V；外部連接12 V和48 V的地線。

軟件準(zhǔn)備方面，需要在MS Windows系統(tǒng)中安裝以下軟件工具鏈：Arm? Keil? μVision? 5集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）、集成在Keil? μVision? 5中的英飛凌嵌入式電源SDK（LLD）、Segger J - Link驅(qū)動(dòng)程序、安裝在英飛凌工具箱中的英飛凌配置向?qū)б约鞍惭b在英飛凌工具箱中的Micro Inspector Pro。

開(kāi)始步驟包括在Keil? μVision? 5中加載提供的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)示例項(xiàng)目FOC.uvprojx，選擇相應(yīng)的硬件目標(biāo)設(shè)備，在配置向?qū)е信渲秒姍C(jī)參數(shù)，構(gòu)建Keil? μVision? 5項(xiàng)目，配置與目標(biāo)設(shè)備的連接以使用基于Segger J - Link的XMC Link - 隔離調(diào)試探頭，將編譯后的代碼下載到目標(biāo)閃存存儲(chǔ)器，從英飛凌工具箱中啟動(dòng)Micro Inspector Pro，加載示例項(xiàng)目中相應(yīng)“microinspector”文件夾中提供的工作區(qū)文件“microInspector.wspx”，運(yùn)行Micro Inspector項(xiàng)目并控制軟件執(zhí)行，如打開(kāi)“啟用功率級(jí)”和“啟用控制”開(kāi)關(guān)，通過(guò)光標(biāo)設(shè)置參考電機(jī)速度。

TLE9140EQW由配置向?qū)Ш兔}沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)

硬件設(shè)置方面，同樣需要一個(gè)48 V雙極性（4Q）電源，將帶有TLE9140EQW的評(píng)估板連接到電源，并通過(guò)uIO - Stick連接到PC。設(shè)置跳線X35以實(shí)現(xiàn)uIO - Stick和TLE9140EQW之間的SPI通信，并為TLE9140EQW提供VDD（數(shù)字電源），將輸入引腳IHx和ILx連接到脈沖發(fā)生器的輸出。

軟件準(zhǔn)備方面，需要安裝用于MOTIX? BLDC電機(jī)柵極驅(qū)動(dòng)器IC的配置向?qū)А?/p>

開(kāi)始步驟包括設(shè)置測(cè)試模式的跳線，將脈沖發(fā)生器連接到TLE9140EQW設(shè)備的輸入，連接電機(jī)或負(fù)載，將uIO - Stick連接到TLE9140EQW評(píng)估板和PC，連接48 V或24 V電源，打開(kāi)48 V或24 V電源，啟動(dòng)TLE9140EQW配置向?qū)?，操作半橋時(shí)，啟用電荷泵，通過(guò)脈沖發(fā)生器提供適當(dāng)?shù)妮斎胄盘?hào)，配置MOSFET驅(qū)動(dòng)器的時(shí)序和電流，啟用柵極驅(qū)動(dòng)器，更新配置。

五、開(kāi)啟評(píng)估之旅

完成上述設(shè)置后，我們就可以開(kāi)始對(duì)TLE9140EQW設(shè)備進(jìn)行評(píng)估了。我們可以在不同的應(yīng)用條件下進(jìn)行評(píng)估，如不同的電源電壓、PWM頻率、占空比、溫度或不同的電機(jī)負(fù)載。如果在設(shè)置過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以聯(lián)系英飛凌的銷售代表或技術(shù)支持人員。

六、修訂歷史

了解評(píng)估板的修訂歷史可以幫助我們更好地理解其發(fā)展過(guò)程和改進(jìn)之處。從2019年11月的初始版本發(fā)布到2023年12月的Rev.4.0版本，評(píng)估板不斷進(jìn)行著改進(jìn)和完善，如修正拼寫錯(cuò)誤、添加配置向?qū)д鹿?jié)等。

總的來(lái)說(shuō)，48 V MOTIX? Gate Driver TLE9140EQW評(píng)估板為電子工程師提供了一個(gè)全面、靈活且易于使用的平臺(tái)，用于評(píng)估48 V / 24 V直流和BLDC電機(jī)控制解決方案。通過(guò)合理利用評(píng)估板的特性和功能，我們可以更高效地完成電機(jī)控制設(shè)計(jì)的評(píng)估工作，為實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。各位工程師朋友們，不妨親自體驗(yàn)一下這款評(píng)估板，看看它能為你的項(xiàng)目帶來(lái)怎樣的驚喜！