EB 2ED2410 系列評(píng)估板：開啟電子設(shè)計(jì)新體驗(yàn)

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，評(píng)估板是驗(yàn)證和測(cè)試新想法的重要工具。今天，我們就來深入了解一下 EB 2ED2410 系列評(píng)估板，它為電子工程師提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于測(cè)試 2ED2410 - EM 柵極驅(qū)動(dòng)器的基本功能。

文件下載：Infineon Technologies EB 2ED2410 3D，3M板.pdf

一、評(píng)估板概述

EB 2ED2410 板系列采用“3M”母板和“3D”子板的設(shè)計(jì)理念，為汽車或工業(yè)應(yīng)用提供了一種基于半導(dǎo)體的故障安全/故障運(yùn)行電源開關(guān)解決方案，具備電子保險(xiǎn)絲功能和 I - t 線保護(hù)。

1. 母板 EB 2ED2410 3M

母板以 2ED2410 - EM 驅(qū)動(dòng)器為核心，通過引腳排針可連接微控制器或波形發(fā)生器。它集成了保護(hù)邏輯、傳感器輸入和診斷功能，能實(shí)現(xiàn)開關(guān)自保護(hù)和線保護(hù)、故障識(shí)別、開關(guān)運(yùn)行條件監(jiān)測(cè)以及連接 MOSFET 的故障模式分析。不過，MOSFET 的故障模式分析需要特定設(shè)置，將在英飛凌的單獨(dú)應(yīng)用筆記中詳細(xì)介紹。同時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)器通過 100 nF（CVS）電容和可選的 1 W 齊納二極管（Z1）來防止過壓。

2. 子板 EB 2ED2410 3D

子板有 - 1BCD、 - 1BCS、 - 1BCDP 和 - 1BCSP 四種類型，采用 N 溝道 MOSFET 共漏、共源結(jié)構(gòu)，部分帶有預(yù)充電電路。這種設(shè)計(jì)可以雙向切斷電流，替代機(jī)械繼電器，并且在電池反接時(shí)能阻止電流通過。子板設(shè)計(jì)為易于插拔的香蕉插頭連接方式，主要用于測(cè)試基本功能，而非開關(guān)或熱性能。需要注意的是，子板只能與母板 EB 2ED2410 3M 配合使用，與母板配合時(shí)無需柵源電阻，但可添加以測(cè)試子板的獨(dú)立運(yùn)行。

3. 子板電流額定值

子板設(shè)計(jì)為連續(xù) 20 A 運(yùn)行，10 分鐘內(nèi)可承受 30 A，1 分鐘內(nèi)可承受 60 A（無 I - t 線保護(hù)）。默認(rèn)情況下，使用 TLE42926GV50 的 5 V 使能信號(hào)時(shí)，短路限制為 80 A。

4. 高層級(jí)示意圖

母板配備一個(gè)小的低壓發(fā)生器，可產(chǎn)生 5 V 電壓（+ VDC），也可使用 3.3 V 版本的 TLE42962GV33 替代。+ VDC 為 INT、CPN 和 EN 引腳提供參考電壓，按下按鈕可使驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入睡眠模式并執(zhí)行復(fù)位操作。子板的示意圖顯示，預(yù)充電電路可作為附加功能實(shí)現(xiàn)，且不會(huì)干擾主電流 MOSFET 開關(guān)。

二、連接與操作

1. 板卡組裝

將母板和子板對(duì)齊，使頂部的文字能夠同時(shí)讀取，然后輕輕堆疊，避免引腳彎曲。

2. 電源連接

電子負(fù)載和傳統(tǒng)無源元件都可作為負(fù)載使用，實(shí)驗(yàn)室電源和實(shí)際電池都能為評(píng)估板供電。不同子板的連接選項(xiàng)可參考相關(guān)表格。

3. 引腳分配與額定值

2ED2410 - EM 的控制、診斷和測(cè)量引腳可通過左側(cè)引腳排針直接連接波形發(fā)生器和示波器，也可通過小導(dǎo)線連接到微控制器控制板/套件。右側(cè)引腳排針可用于觀察 MOSFET 和分流器的所有信號(hào)。具體引腳額定值可參考相關(guān)表格，如有疑問可查閱組件數(shù)據(jù)手冊(cè)。

4. 跳線設(shè)置

評(píng)估板上有兩個(gè) 2mm 跳線。JCPP 跳線用于啟用或禁用 I - t 線保護(hù)，取下后可從母板引腳排針 J1 - 12 外部提供使能電壓；JTLE 跳線用于啟用或禁用 TLE42962GV50，取下后可從外部提供使能電壓。

5. 電壓范圍

由于 2ED2410 - EM 具有較寬的工作范圍，母板的電壓范圍為 - 45 V 至 + 45 V（若禁用 TLE 則為 + 58 V），子板的電壓范圍為 - 60 V 至 + 60 V。

6. 避免的操作

切勿將 2ED2410 - EM 的輸出 BC 短路到 GND 或低于 Vbat 的電位，否則 2ED2410 - EM 會(huì)像二極管一樣工作并可能被損壞。如需測(cè)試 UVLO 保護(hù)功能，可將 BC 短路到 VS 引腳或電池側(cè)連接器。

7. 靜態(tài)電流測(cè)量

可通過背靠背演示板輕松驗(yàn)證 2ED2410 - EM 的靜態(tài)電流。測(cè)量時(shí)需外部提供使能電壓，禁用 TLE42962GV50（取下跳線 JTLE），并移除 $R_{LEDVDC }$ 和 $V{RCPN}$ 以節(jié)省電流消耗。在某些情況下，禁用 CSA2 可使驅(qū)動(dòng)器在負(fù)載不活動(dòng)或開路時(shí)的典型消耗小于 100 μA。

三、開關(guān)行為

1. 基本開關(guān)

從睡眠模式切換到空閑模式時(shí)，當(dāng) $V{EN}$ 閾值滿足后，2ED2410 - EM 上電，升壓轉(zhuǎn)換器在約 550 μs 內(nèi)為驅(qū)動(dòng)器電源 $C{BC}$ 充電。從空閑模式切換到導(dǎo)通模式時(shí)，隨著電流從 $C{BC}$ 流出為柵極供電，VBC - VS 降低，升壓轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)以調(diào)節(jié) $C{BC}$ 電壓。從導(dǎo)通模式切換到空閑模式時(shí)，開關(guān)正常關(guān)閉。

2. 短路事件

當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生短路時(shí)，驅(qū)動(dòng)器會(huì)進(jìn)入安全狀態(tài)模式，紅色 LED_INT 點(diǎn)亮。默認(rèn)情況下，增益設(shè)置為 66.7 時(shí)，短路限制為 111 A。要從安全狀態(tài)復(fù)位，按下按鈕 S1 一次，驅(qū)動(dòng)器會(huì)短暫進(jìn)入睡眠模式，然后根據(jù) INA 和 INB 的設(shè)置返回空閑模式或?qū)Ｊ健?/p>

3. 電容性負(fù)載預(yù)充電

對(duì)于 - 1BCSP 和 - 1BCDP 子板，預(yù)充電電路可避免或限制電容性負(fù)載引起的浪涌電流，防止短路保護(hù)誤觸發(fā)。預(yù)充電概念通過一個(gè)簡(jiǎn)單的 SMD 電阻限制浪涌電流，使用 MOSFET 旁路主電流路徑。建議將預(yù)充電引腳的激活時(shí)間限制在 150 ms 以內(nèi)，可通過兩個(gè)電阻并聯(lián)來提高充電電流和速度。

四、保護(hù)功能

1. 2ED2410 - EM 短路保護(hù)

EB 2ED2410 - EM 3D 板不適合重復(fù)短路操作，短路能量耗散依賴于 MOSFET 的雪崩性能。2ED2410 - EM 具有內(nèi)部短路保護(hù)，默認(rèn)設(shè)置下，子板的分流電阻值為 $R_{SHUNT } = 500 mu Omega$，母板放大器的增益為 91，ENABLE 為 5 V（可外部調(diào)節(jié)）。不同 VENABLE 對(duì)應(yīng)的短路電流限制可參考相關(guān)表格。

2. I - t 線保護(hù)

通過跳線 JCPP 可將模擬輸出 CSO2 連接到比較器 CP 的輸入 CPP。I - t 線保護(hù)的設(shè)置中，C 值固定為 10 μF，RCPP 可通過電位器在 0 至 20 Ω 之間調(diào)節(jié)，$VCP(REF)$ 可通過電位器 VRCPN 調(diào)節(jié)。

3. 過溫保護(hù)

要簡(jiǎn)單檢查過溫保護(hù)，可斷開 JCPP 并使用跳線將 TMPO 引腳排針連接到 CPP 引腳排針。過溫閾值可通過 CPN 引腳的 $CP(REF)$ 設(shè)置，具體設(shè)置需根據(jù)目標(biāo) PCB 溫度進(jìn)行調(diào)整。

五、電氣原理圖

1. 物料清單（BOM）

詳細(xì)列出了母板和不同子板的物料清單，包括電容、二極管、集成電路、連接器、電感、LED、MOSFET、電阻等元件的型號(hào)、數(shù)量和描述。

2. 電氣圖

提供了母板和不同子板的電氣圖，有助于工程師深入了解評(píng)估板的電路結(jié)構(gòu)。

六、PCB 細(xì)節(jié)

母板 EB 2ED2410 3M 的 PCB 采用 4 層 HTG - 150 材料，子板采用 2 層 HTG - 150 材料。母板的頂層和底層為信號(hào)層，中間兩層為 Vref 和 GND 層；子板的頂層和底層均為 70μm 厚。

EB 2ED2410 系列評(píng)估板為電子工程師提供了一個(gè)全面的測(cè)試平臺(tái)，通過合理的連接和操作，能夠充分驗(yàn)證 2ED2410 - EM 柵極驅(qū)動(dòng)器的各項(xiàng)功能和保護(hù)特性。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求對(duì)評(píng)估板進(jìn)行靈活調(diào)整和優(yōu)化。大家在使用過程中遇到過哪些有趣的問題或者有什么獨(dú)特的見解呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。