48 V MOTIX? Gate Driver TLE9140EQW Evaluation Board：開啟電機控制評估新體驗

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

文件下載：Infineon Technologies TLE9140EQWEVAL 評估板.pdf

一、評估板概述

這份文檔主要是關于TLE9140EQW評估板v2.0的使用指南，目標受眾是想要評估48 V三相柵極驅動器的電子工程師。在開始使用評估板之前，我們需要了解一些重要的注意事項。

重要提示

評估板和參考板僅用于演示和評估目的，并非商業化產品。英飛凌在設計這些評估板時考慮了環境條件，但它們未經過全面的安全要求、全工作溫度范圍或壽命的測試。此外，評估板和參考板僅在典型負載條件下進行功能測試，不遵循常規產品的退貨材料分析（RMA）、工藝變更通知（PCN）和產品停產（PD）程序。而且，它們可能不符合CE或類似標準，用戶必須確保其使用方式符合所在國家的相關要求和標準。

安全預防措施

在使用評估板時，我們必須注意一些安全問題。例如，評估板的散熱片和設備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；只有熟悉驅動器、電力電子和相關機械的人員才能進行系統的規劃、安裝、調試和維護；評估板包含對靜電放電（ESD）敏感的部件和組件，安裝、測試、維護或修理時需要采取靜電控制措施；驅動器的錯誤應用或安裝可能導致組件損壞或產品壽命縮短。

二、評估板特性與概念

關鍵特性

TLE9140EQW評估板具有諸多令人矚目的特性。它可以由板載的MOTIX? MUC設備或uIO - Stick（配置向導）控制，并帶有額外的輸入信號；能夠驅動24 V / 48 V直流或無刷直流（BLDC）電機，48 V電源也可替換為24 V電源以適應24 V領域的應用；具備高達110 V的高電壓能力；支持高頻PWM，如20 kHz；可調節充電和放電電流以優化EMC性能；擁有高電壓兼容輸入；在VSM過壓期間具有有源LS續流功能；支持SPI通信；具備多種保護和診斷功能，如過熱、過流、欠壓、超時看門狗和關斷狀態診斷。

評估板概念

該評估板可用于兩種場景下對MOTIX? 48 V柵極驅動器TLE9140EQW的評估：一是由MOTIX? MCU設備TLE987x控制TLE9140EQW；二是使用英飛凌工具箱中的配置向導評估TLE9140EQW。評估板包含TLE9140EQW、TLE987x及其典型應用電路，包括三個半橋以驅動BLDC電機。跳線X35可選擇將TLE9140EQW連接到uIO - Stick或TLE987x。TLE9140EQW和TLE987x設備的所有引腳都連接到引腳排針，方便進行測量。評估板通過香蕉插頭由12 V和48 V / 24 V電源供電，LIN通信也通過香蕉插頭實現。此外，還提供了用于J - linker的SWD接口，以及兩個電池LED（12 V和48 V）來指示板卡供電是否正常。需要注意的是，由于12 V系統和48 V系統需要隔離，板上的12 V GND和48 V GND未連接，因此必須在外部進行連接才能使板卡正常工作。

三、評估板詳細描述

互連

評估板的互連設計清晰，便于我們進行各種連接。X26和X28是48 V / 24 V GND和電池的連接器，同時也是電機連接器；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景；調試器（J - link）可連接到X10進行代碼調試。

跳線設置

跳線為評估板提供了靈活的配置選項。例如，X11可啟用或禁用復位按鈕；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的主設備。

測試點

評估板上的測試點設計非常貼心，方便我們進行各種測量。TLE9140EQW用于驅動三相半橋，其所有引腳和TLE987X的引腳都可通過排針進行測試。板上還提供了三相的測試點，以及用于測量分流電阻兩端電壓降的測試點OP_P和OP_N，用于測量VDD和48 V電源線中5 mΩ電阻兩端電壓降的測試點I_VDD和I_VSM，通過這些測量結果可以計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電源的測試點。

未安裝組件

評估板提供了兩種不同的供電概念：一種是使用兩個二極管（D13和D14）實現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具有電流源柵極驅動器，通過定序器可以為充電和放電階段選擇不同的電流，無需緩沖器、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，評估板上也有相應的焊接位置，其值需根據應用條件確定。

四、評估設置

目標應用

TLE9140EQW設備的目標應用是48 V / 24 V直流和BLDC電機控制。評估板上配備了所需的外部組件，可支持對設備本身及其應用的評估。

評估設置方式

TLE9140EQW由TLE987x驅動

硬件設置方面，需要一個48 V雙極性（4Q）電源，其輸出電壓可調，能夠在發電機模式下反向供電，并能提供足夠的電流使設計的電機轉動。將帶有TLE9140EQW和TLE987x的評估板連接到電源，并通過基于Segger J - Link接口的XMC Link - 隔離調試探頭連接到PC。同時，需要進行一些特定的硬件設置，如設置跳線X35以實現TLE987x和TLE9140EQW之間的SPI通信，并為TLE9140EQW提供VDD（數字電源）；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。

軟件準備方面，需要在MS Windows系統中安裝以下軟件工具鏈：Arm? Keil? μVision? 5集成開發環境（IDE）、集成在Keil? μVision? 5中的英飛凌嵌入式電源SDK（LLD）、Segger J - Link驅動程序、安裝在英飛凌工具箱中的英飛凌配置向導以及安裝在英飛凌工具箱中的Micro Inspector Pro。

開始步驟包括在Keil? μVision? 5中加載提供的應用軟件開發示例項目FOC.uvprojx，選擇相應的硬件目標設備，在配置向導中配置電機參數，構建Keil? μVision? 5項目，配置與目標設備的連接以使用基于Segger J - Link的XMC Link - 隔離調試探頭，將編譯后的代碼下載到目標閃存存儲器，從英飛凌工具箱中啟動Micro Inspector Pro，加載示例項目中相應“microinspector”文件夾中提供的工作區文件“microInspector.wspx”，運行Micro Inspector項目并控制軟件執行，如打開“啟用功率級”和“啟用控制”開關，通過光標設置參考電機速度。

TLE9140EQW由配置向導和脈沖發生器驅動

硬件設置方面，同樣需要一個48 V雙極性（4Q）電源，將帶有TLE9140EQW的評估板連接到電源，并通過uIO - Stick連接到PC。設置跳線X35以實現uIO - Stick和TLE9140EQW之間的SPI通信，并為TLE9140EQW提供VDD（數字電源），將輸入引腳IHx和ILx連接到脈沖發生器的輸出。

軟件準備方面，需要安裝用于MOTIX? BLDC電機柵極驅動器IC的配置向導。

開始步驟包括設置測試模式的跳線，將脈沖發生器連接到TLE9140EQW設備的輸入，連接電機或負載，將uIO - Stick連接到TLE9140EQW評估板和PC，連接48 V或24 V電源，打開48 V或24 V電源，啟動TLE9140EQW配置向導，操作半橋時，啟用電荷泵，通過脈沖發生器提供適當的輸入信號，配置MOSFET驅動器的時序和電流，啟用柵極驅動器，更新配置。

五、開啟評估之旅

完成上述設置后，我們就可以開始對TLE9140EQW設備進行評估了。我們可以在不同的應用條件下進行評估，如不同的電源電壓、PWM頻率、占空比、溫度或不同的電機負載。如果在設置過程中遇到問題，可以聯系英飛凌的銷售代表或技術支持人員。

六、修訂歷史

了解評估板的修訂歷史可以幫助我們更好地理解其發展過程和改進之處。從2019年11月的初始版本發布到2023年12月的Rev.4.0版本，評估板不斷進行著改進和完善，如修正拼寫錯誤、添加配置向導章節等。

總的來說，48 V MOTIX? Gate Driver TLE9140EQW評估板為電子工程師提供了一個全面、靈活且易于使用的平臺，用于評估48 V / 24 V直流和BLDC電機控制解決方案。通過合理利用評估板的特性和功能，我們可以更高效地完成電機控制設計的評估工作，為實際應用打下堅實的基礎。各位工程師朋友們，不妨親自體驗一下這款評估板，看看它能為你的項目帶來怎樣的驚喜！