12V應用通用功率評估板設計：SSO8與TLE9879QXA40的完美結合

作為電子工程師，我們常常面臨著為特定應用設計高效、可靠評估板的挑戰(zhàn)。今天，就來和大家分享一款專為12V應用設計的通用功率評估板，它采用了OptiMOS - 6? 40 V SSO8 MOSFET和MOTIX? MCU TLE9879QXA40，適用于汽車逆變器應用，如控制無刷直流（BLDC）電機驅動的風扇或泵。

文件下載：Infineon Technologies MOSGENERICPOWBRD通用功率評估板.pdf

一、設計概述

這款評估板主要用于實現(xiàn)汽車逆變器應用，能夠控制由BLDC電機驅動的風扇或泵，輸出功率最高可達400W。系統(tǒng)由集成MOSFET驅動器的片上系統(tǒng)MOTIX? MCU與OptiMOS? - 6無引線MOSFET組合控制。主要涉及的組件有TLE9879QXA40、IAUC120N04S6N006和IAUC120N04S6N010。

二、設計規(guī)格

系統(tǒng)參數(shù)

機械規(guī)格

評估板尺寸為168 mm x 107 mm x 15 mm（長x寬x高），采用6層PCB，頂層和底層為2 oz銅，內(nèi)層為1 oz銅，標準FR4材料，厚度1.6 mm。

三、亮點產(chǎn)品

OptiMOS? - 6 40 V SSO8 (TDSON - 8) MOSFET

SSO8封裝尺寸緊湊，僅33 mm2，漏源導通電阻RDS(on)典型值在0.54 - 4.4 mΩ之間。其電流額定值比S3O8 (TSDSON - 8)封裝大3倍。結合英飛凌的OptiMOS? - 6 40 V功率MOS技術，TDSON封裝為高達400W的汽車三相電機驅動提供了緊湊而強大的解決方案。

3 - 相橋驅動IC與集成Arm? Cortex? - M3

TLE987x系列適用于各種智能三相無刷直流電機控制應用，如輔助泵和風扇。它集成度高、系統(tǒng)成本低，可根據(jù)閃存大小和MCU系統(tǒng)時鐘頻率進行擴展，支持多種電機控制算法，包括基于傳感器和無傳感器的算法。

四、入門指南

工具鏈安裝

要讓評估板正常運行，需要安裝以下軟件：

1. 下載并安裝Keil uVision5：這是一個集成開發(fā)環(huán)境，包含代碼編輯器、編譯器和調試器。可以參考“Get your motor spinning”學習如何使用。
2. 下載配置向導（Config Wizard）：英飛凌免費提供的工具，用于配置芯片模塊，支持輕松配置嵌入式功率IC外設?？赏ㄟ^英飛凌開發(fā)者中心安裝。
3. 下載并安裝Segger J - Link驅動：XMCTM Link基于SEGGER J - Link技術的調試探針，適用于所有M系列微控制器。
4. 通過uVision5 Pack Installer下載SDK：嵌入式功率軟件開發(fā)工具包（SDK）是一個低級驅動庫，可在Keil uVision中通過“Pack Installer”下載。

配置

在uVision5中打開電機驅動代碼項目，進入“Tools”并打開“Config Wizard”，設置電機、速度/電流控制器和TLE987x外設的參數(shù)。由于嵌入式功率IC采用電流源柵極驅動方案，開關速度由外設BDRV選項卡中的“Gate Charge/Discharge”參數(shù)控制。

五、系統(tǒng)設計

電氣設計與組件

1. 輸入濾波器：用于過濾輸入電源中的噪聲和干擾。
2. 反極性保護：防止電源極性接反損壞電路。
3. 直流母線電解電容：穩(wěn)定直流母線電壓，提供能量緩沖。
4. 分流電阻：用于測量電流。
5. 緩沖器：減少開關過程中的電壓尖峰和振蕩。
6. 柵極驅動器：為MOSFET提供合適的驅動信號。
7. 柵極驅動電路：確保柵極信號的質量和穩(wěn)定性。
8. 散熱器：有效散發(fā)功率器件產(chǎn)生的熱量，保證系統(tǒng)的可靠性。

開關性能

開關性能直接影響系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。在設計過程中，需要優(yōu)化MOSFET的開關速度、導通損耗和關斷損耗，以提高系統(tǒng)的整體性能。

EMC性能

電磁兼容性（EMC）是汽車電子系統(tǒng)設計中的重要考慮因素。該評估板按照CISPR25標準進行測試，確保系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的正常運行。

1. 測量配置：設置合適的測量環(huán)境和儀器，確保測量結果的準確性。
2. 測量結果：根據(jù)測量結果對電路進行優(yōu)化，降低電磁干擾。

熱性能

熱性能對于功率系統(tǒng)至關重要。評估板通過合理的布局和散熱設計，有效降低功率器件的溫度，提高系統(tǒng)的可靠性和壽命。

六、項目資料

原理圖

原理圖詳細展示了電路的連接方式和組件的參數(shù)，是電路設計和調試的重要依據(jù)。

物料清單（BOM）

物料清單列出了評估板所需的所有組件，方便采購和生產(chǎn)。

布局

1. PCB堆疊：合理的PCB堆疊結構可以減少電磁干擾，提高信號完整性。
2. 布局打印：提供清晰準確的布局圖，便于PCB制造和組裝。

七、總結

這款12V應用通用功率評估板結合了OptiMOS? - 6 40 V SSO8 MOSFET和MOTIX? MCU TLE9879QXA40的優(yōu)勢，為汽車三相電機驅動應用提供了高效、可靠的解決方案。在設計過程中，我們需要綜合考慮系統(tǒng)的電氣性能、熱性能和電磁兼容性，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時，通過合理的工具鏈安裝和配置，能夠快速上手并進行開發(fā)。你在類似的設計中遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和想法。