EB 2ED2410 系列評估板：開啟電子設計新體驗

在電子設計領域，評估板是驗證和測試新想法的重要工具。今天，我們就來深入了解一下 EB 2ED2410 系列評估板，它為電子工程師提供了一個便捷的平臺，用于測試 2ED2410 - EM 柵極驅動器的基本功能。

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

一、評估板概述

EB 2ED2410 板系列采用“3M”母板和“3D”子板的設計理念，為汽車或工業應用提供了一種基于半導體的故障安全/故障運行電源開關解決方案，具備電子保險絲功能和 I - t 線保護。

1. 母板 EB 2ED2410 3M

母板以 2ED2410 - EM 驅動器為核心，通過引腳排針可連接微控制器或波形發生器。它集成了保護邏輯、傳感器輸入和診斷功能，能實現開關自保護和線保護、故障識別、開關運行條件監測以及連接 MOSFET 的故障模式分析。不過，MOSFET 的故障模式分析需要特定設置，將在英飛凌的單獨應用筆記中詳細介紹。同時，柵極驅動器通過 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、共源結構，部分帶有預充電電路。這種設計可以雙向切斷電流，替代機械繼電器，并且在電池反接時能阻止電流通過。子板設計為易于插拔的香蕉插頭連接方式，主要用于測試基本功能，而非開關或熱性能。需要注意的是，子板只能與母板 EB 2ED2410 3M 配合使用，與母板配合時無需柵源電阻，但可添加以測試子板的獨立運行。

3. 子板電流額定值

子板設計為連續 20 A 運行，10 分鐘內可承受 30 A，1 分鐘內可承受 60 A（無 I - t 線保護）。默認情況下，使用 TLE42926GV50 的 5 V 使能信號時，短路限制為 80 A。

4. 高層級示意圖

母板配備一個小的低壓發生器，可產生 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，按下按鈕可使驅動器進入睡眠模式并執行復位操作。子板的示意圖顯示，預充電電路可作為附加功能實現，且不會干擾主電流 MOSFET 開關。

二、連接與操作

1. 板卡組裝

將母板和子板對齊，使頂部的文字能夠同時讀取，然后輕輕堆疊，避免引腳彎曲。

2. 電源連接

電子負載和傳統無源元件都可作為負載使用，實驗室電源和實際電池都能為評估板供電。不同子板的連接選項可參考相關表格。

3. 引腳分配與額定值

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

4. 跳線設置

評估板上有兩個 2mm 跳線。JCPP 跳線用于啟用或禁用 I - t 線保護，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 會像二極管一樣工作并可能被損壞。如需測試 UVLO 保護功能，可將 BC 短路到 VS 引腳或電池側連接器。

7. 靜態電流測量

可通過背靠背演示板輕松驗證 2ED2410 - EM 的靜態電流。測量時需外部提供使能電壓，禁用 TLE42962GV50（取下跳線 JTLE），并移除 $R_{LEDVDC }$ 和 $V{RCPN}$ 以節省電流消耗。在某些情況下，禁用 CSA2 可使驅動器在負載不活動或開路時的典型消耗小于 100 μA。

三、開關行為

1. 基本開關

從睡眠模式切換到空閑模式時，當 $V{EN}$ 閾值滿足后，2ED2410 - EM 上電，升壓轉換器在約 550 μs 內為驅動器電源 $C{BC}$ 充電。從空閑模式切換到導通模式時，隨著電流從 $C{BC}$ 流出為柵極供電，VBC - VS 降低，升壓轉換器啟動以調節 $C{BC}$ 電壓。從導通模式切換到空閑模式時，開關正常關閉。

2. 短路事件

當負載電阻發生短路時，驅動器會進入安全狀態模式，紅色 LED_INT 點亮。默認情況下，增益設置為 66.7 時，短路限制為 111 A。要從安全狀態復位，按下按鈕 S1 一次，驅動器會短暫進入睡眠模式，然后根據 INA 和 INB 的設置返回空閑模式或導通模式。

3. 電容性負載預充電

對于 - 1BCSP 和 - 1BCDP 子板，預充電電路可避免或限制電容性負載引起的浪涌電流，防止短路保護誤觸發。預充電概念通過一個簡單的 SMD 電阻限制浪涌電流，使用 MOSFET 旁路主電流路徑。建議將預充電引腳的激活時間限制在 150 ms 以內，可通過兩個電阻并聯來提高充電電流和速度。

四、保護功能

1. 2ED2410 - EM 短路保護

EB 2ED2410 - EM 3D 板不適合重復短路操作，短路能量耗散依賴于 MOSFET 的雪崩性能。2ED2410 - EM 具有內部短路保護，默認設置下，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（可外部調節）。不同 VENABLE 對應的短路電流限制可參考相關表格。

2. I - t 線保護

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 線保護的設置中，C 值固定為 10 μF，RCPP 可通過電位器在 0 至 20 Ω 之間調節，$VCP(REF)$ 可通過電位器 VRCPN 調節。

3. 過溫保護

要簡單檢查過溫保護，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 $CP(REF)$ 設置，具體設置需根據目標 PCB 溫度進行調整。

五、電氣原理圖

1. 物料清單（BOM）

詳細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、數量和描述。

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估板的電路結構。

六、PCB 細節

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 系列評估板為電子工程師提供了一個全面的測試平臺，通過合理的連接和操作，能夠充分驗證 2ED2410 - EM 柵極驅動器的各項功能和保護特性。在實際應用中，工程師們可以根據具體需求對評估板進行靈活調整和優化。大家在使用過程中遇到過哪些有趣的問題或者有什么獨特的見解呢？歡迎在評論區分享交流。