Infineon MOTIX?全橋IC BTM90xxEP Arduino Shield評估板使用指南

一、引言

在電機控制領域，一款性能優良且易于評估的硬件工具至關重要。Infineon的MOTIX?全橋IC BTM90xxEP Arduino Shield評估板就是這樣一款出色的產品，它為工程師們提供了一個便捷的平臺，用于評估MOTIX?全橋IC BTM90xxEP的硬件和軟件功能。本文將詳細介紹該評估板的相關信息，希望能幫助工程師們更好地使用它。

文件下載：Infineon Technologies KIT_BTM9010，11 Arduino擴展板.pdf

二、MOTIX?全橋IC BTM90xxEP概述

2.1 產品簡介

MOTIX?全橋IC BTM90xxEP是用于直流電機控制應用的集成全橋。它采用BCD技術實現，并封裝在PG - TSDSO - 14封裝中，該封裝具有外露焊盤，可實現良好的熱性能。這些器件具有針對過溫、欠壓、過流、短路和交叉電流的各種保護功能，還提供電流檢測和開路負載診斷等診斷功能，其中BTM9021EP還具有看門狗，用于監督SPI通信。

2.2 關鍵特性

• 低導通電阻：BTM9010EP/11EP在25°C時典型路徑電阻為175 mΩ，BTM9020EP/21EP在25°C時典型路徑電阻為84 mΩ。
• 寬電源電壓范圍：正常工作電壓范圍為7 V至18 V，擴展范圍為4.5 V至40 V。
• 高電流限制：BTM9010EP/11EP最小電流限制為10 A，BTM9020EP/21EP最小電流限制為20 A。
• 優化的開關性能：增強的開關速度可降低開關損耗，可調節的壓擺率可優化EMC性能。
• 豐富的保護和診斷功能：具備過流、欠壓、過溫、開路負載檢測、交叉電流保護等功能，以及電流檢測和狀態標志診斷能力。
• 符合標準：通過AEC - Q100認證（1級），為綠色產品（符合RoHS標準）。

2.3 器件選擇

BTM90xxEP有四種變體可供選擇，具體取決于應用目標。不同變體在數字接口、過流保護、壓擺率選擇等方面存在差異。例如，BTM9010EP/20EP為硬件變體，通過INA、INB、SEL、PWM等引腳進行控制；而BTM9011EP/21EP為SPI變體，通過SDI、SCLK、CS、SDO等引腳進行控制。

2.4 框圖和引腳分配

從框圖來看，MOTIXT全橋IC BTM90xxEP包含兩個半橋和集成MOSFET驅動IC，采用單片解決方案。其數字接口與3.3 V和5 V微控制器兼容，方便工程師選擇合適的微控制器。電流檢測信號通過IS引腳輸出，微控制器可讀取該信號以獲取電流信息和錯誤標志。引腳分配也因不同變體而有所不同，如BTM9010EP/20EP和BTM9011EP/21EP的引腳配置存在差異。

三、評估板介紹

3.1 設計目的

評估板旨在為設計師提供一個簡單易用的工具，使其熟悉MOTIX?全橋IC BTM90xxEP。用戶可以在該板上使用Arduino UNO或uIO - Stick設計有刷直流電機控制算法并進行測試。

3.2 主要特性

• 多種控制方式：可通過Arduino UNO板或uIO - Stick連接到盾牌，使用通用IO引腳控制器件。
• 靈活的測試配置：可以直接輸入或采用SPI菊花鏈配置測試器件性能。
• 電機控制功能：支持有刷直流電機控制，可使用或不使用PWM信號，實現電機的雙向旋轉。
• 寬電壓和電流范圍：正常工作電壓為7 - 18 V，擴展范圍為4.5 - 40 V，電流限制為最小10 A（BTM9010/11EP）或最小20 A（BTM9020/21EP）。
• 優化的性能：具備可調節的壓擺率以優化EMC性能，能夠進行高頻PWM控制，如使用Arduino UNO板可實現20 kHz的PWM頻率。
• 保護和診斷功能：具有過溫和過流保護、反極性保護等功能，以及狀態標志診斷和電流檢測能力。

3.3 技術數據

3.4 目標應用

用戶可以使用該評估板測試半橋配置的單向直流電機控制和全橋配置的雙向直流電機控制。通過專用輸入序列或SPI可調整壓擺率，BTM90xxEP器件可在IS引腳提供感測電流和錯誤標志。評估板有多種應用配置，默認實現配置3和4，若要實現配置1和2，需手動將U300替換為BTM9011EP/21EP。

四、系統和功能描述

4.1 板信息

評估板上包含多個器件、連接器、測試點和跳線。器件如MOTIX TM全橋IC BTM90xxEP、反向電池保護電路等；連接器用于電源供應、輸出連接等；測試點可用于測量電源電壓、輸出電壓等；跳線可用于實現不同的連接配置。

4.2 接口信息

• Arduino UNO接口：通過引腳頭X101、X102、X103和X104將評估板連接到Arduino UNO板，可使用軟件對MOTIXTM全橋IC BTM90xxEP進行配置。
• uIO - Stick接口：通過連接器X200連接uIO - Stick，同樣可使用軟件對器件進行配置。

五、設計文件

5.1 原理圖和布局

文檔中提供了MOTIXTM全橋IC BTM90xxEP Arduino Shield的原理圖和布局圖，包括頂層和底層布局，方便工程師進行參考和設計。

5.2 物料清單

詳細列出了評估板的物料清單，包括各個元件的數量、設計名稱、描述和封裝等信息，為工程師采購和組裝提供了便利。

六、快速上手

6.1 使用Arduino UNO板

6.1.1 硬件設置

• 選擇合適的有刷直流電機，考慮評估板的正常和擴展工作電壓范圍。
• 移除J6處的引腳頭，檢查其他引腳頭。
• 通過引腳頭X101、X102、X103和X104將評估板連接到Arduino UNO。
• 將Arduino UNO連接到PC。
• 將電機連接到輸出端口OUTxx，根據應用需求選擇全橋或半橋配置連接方式。
• 連接直流電源到評估板（VBAT引腳，GND引腳），并開啟電源和Arduino UNO。

6.1.2 軟件設置

• 下載并安裝Arduino IDE。
• 使用微型USB電纜將Arduino UNO板連接到筆記本電腦。
• 啟動Arduino IDE。
• 創建新腳本或打開現有腳本，編譯并執行代碼。

6.2 使用uIO - Stick

6.2.1 硬件設置

• 選擇合適的有刷直流電機，考慮評估板的電壓范圍。
• 按照說明設置引腳頭J6 - J9，檢查其他引腳頭。
• 使用連接器X200將uIO - Stick連接到評估板。
• 將uIO - Stick連接到CP。
• 將電機連接到輸出端口OUTxx，根據應用需求選擇連接方式。
• 連接直流電源到評估板（VBAT引腳，GND引腳），并開啟電源。

6.2.2 軟件設置

• 下載并安裝Infineon Developer Center Launcher。
• 在Infineon Developer Center Launcher中搜索、安裝并啟動MOTIX全橋IC的Config Wizard。
• 在工具中選擇板配置并進行配置。

七、安全注意事項和重要聲明

7.1 安全注意事項

在使用評估板時，需要注意以下安全事項：

• 評估板的散熱器和器件表面在測試過程中可能會變熱，處理時需采取必要的預防措施，否則可能導致受傷。
• 只有熟悉驅動器、電力電子和相關機械的人員才能規劃、安裝、調試和維護系統，否則可能導致人身傷害和/或設備損壞。
• 評估板包含對靜電放電（ESD）敏感的部件和組件，在安裝、測試、維修時需要采取靜電控制措施，否則可能導致組件損壞。
• 驅動器應用或安裝不當可能導致組件損壞或產品壽命縮短，布線或應用錯誤可能導致系統故障。

7.2 重要聲明

評估板和參考板僅用于演示和/或評估目的，并非商業化產品，不適合用于可靠性測試或生產。它們可能不符合CE或類似標準，用戶需要確保其使用方式符合相關國家的要求和標準。Infineon Technologies對評估板和文檔信息不提供任何明示或暗示的保證，有權隨時修改文檔和信息而無需進一步通知。

八、總結

Infineon的MOTIX?全橋IC BTM90xxEP Arduino Shield評估板為工程師提供了一個全面且易用的平臺，用于評估和開發電機控制應用。其豐富的功能、靈活的配置和詳細的文檔，使得工程師能夠快速上手并進行各種測試。在使用過程中，工程師需要嚴格遵守安全注意事項和重要聲明，以確保測試的順利進行和人員設備的安全。大家在實際使用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區交流分享。