Infineon車窗升降器參考設計指南解讀
在汽車電子領域,車窗升降器的設計是一個關鍵部分。今天我們就來詳細探討英飛凌(Infineon)推出的這款車窗升降器參考設計,看看它有哪些獨特之處和技術亮點。
文件下載:Infineon Technologies REF_WINLIFT_TLE9855參考設計.pdf
一、設計概述
英飛凌的這份參考設計指南描述了用于車窗升降器的電子控制單元(ECU)。它采用了 MOTIX? 系列的 H - Bridge MOSFET 驅動 IC TLE9855QX 作為直流電機控制器,并結合了霍爾效應傳感器 TLE4966G。與標準車窗升降器使用繼電器不同,該設計采用了四個 S308 封裝的 MOSFET 來驅動直流電機。在 12V 電池電壓下,它能夠驅動高達 200W 的負載。同時,該設計還依據 CISPR25 標準對電磁兼容性(EMC)性能進行了測試。
二、關鍵組件
2.1 OptiMOS? - 5 S308 MOSFET
| S308 封裝尺寸僅為 3.3x3.3 mm2,卻能提供 40A 的高電流能力。與英飛凌領先的 OptiMOS? - 5 40V 功率 MOS 技術相結合,相比傳統的 DPAK 封裝,體積減少了約 90%。這使得 H - Bridge 應用的 PCB 布局得以小型化,同時還具備英飛凌知名的汽車級封裝的穩健品質。以下是不同型號的相關參數: | Package | Silicon Technology | Product | Max Ros(on) [mΩ] | ID [A] | QG [nC] |
|---|---|---|---|---|---|---|
| S308 (TSDSON - 8) | OptiMOS? - 5 | IPZ40N04S5 - 8R4 | 8.4 | 40 | 10.3 | |
| IPZ40N04S5L - 7R4 | 7.4 | 40 | 13 | |||
| IPZ40N04S5 - 5R4 | 5.4 | 40 | 17 | |||
| IPZ40N04S5L - 4R8 | 4.8 | 40 | 22 | |||
| IPZ40N04S5 - 3R1 | 3.1 | 40 | 31 | |||
| IPZ40N04S5L - 2R8 | 2.8 | 40 | 39 |
2.2 H - Bridge 驅動 IC TLE985x
| MOTIX? TLE985x 系列是一款緊湊且經濟高效的 12V 電機控制片上系統(SoC),主要針對汽車應用,如車窗升降、天窗、車門升降和水泵等。它集成了 32 位 Arm? Cortex? - M0 內核以及經過市場驗證的外設,包括兩個支持 LIN 的全雙工串行接口(UART)和兩個片上溫度及電池電壓測量單元。其橋驅動實現了自適應控制算法,能夠補償系統中 MOSFET 參數的差異。該算法會根據定時測量自動調整柵極電流設置,從而降低 EMC(通過緩慢的轉換速率)和功耗(通過縮短死區時間)。不同型號的具體參數如下: | Grade | Product | Flash [kB] | RAM [kB] | Frequency [MHz] | Operational Amplifier | Tjmax [°C] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Grade - 1 | TLE9852QX | 48 | 4 | 40 | NO | 150 | |
| TLE9853QX | 48 | 4 | 40 | YES | 150 | ||
| TLE9854QX | 64 | 4 | 40 | YES | 150 | ||
| TLE9855QX | 96 | 4 | 40 | YES | 150 | ||
| Grade - 0 | TLE9854QXW | 64 | 4 | 40 | YES | 175 |
2.3 霍爾效應傳感器 TLE4966G
TLE4966G 是一款專為汽車領域高精度應用設計的集成雙霍爾效應傳感器。通過片上的有源補償電路和斬波技術,實現了精確的磁開關點和高溫度穩定性。它能為每個磁極對在 Q2 提供速度信號,并在 Q1 提供方向信息,且方向信息在速度信號之前可用。
三、系統參數
3.1 設計規格
| 參數 | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 注釋 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 系統參數 | ||||||
| 輸入電壓 | VIN | - 0.3 | 12 | 40 | V | P_1.1.1 (TLE9855QX) |
| 功能輸入電壓 | VIN | 7 | 12 | 18 | V | 根據車窗升降要求 |
| 峰值輸入電流 | IIN | 15 | A | 峰值電流 (<10 s) | ||
| 標稱輸入電流 | IIN | 10 | 15 | A | 設計指定值 | |
| LIN 接口電壓 | VLIN | - 28 | 12 | 40 | V | P_1.1.7 (TLE9855QX) |
| 熱溫度 | TA | - 40 | 25 | 125 | °C | 設計指定值 |
| 電磁兼容性 | 傳導發射 | Class 5 | CISPR25, 150 kHz - 108 MHz | |||
| 機械規格 | PCB 尺寸 | 60 mm x 48 mm (W x H)(主 PCB) 37 mm x 9 mm (W x H)(傳感器連接 PCB) |
四、工具鏈安裝
為了讓電路板正常運行,需要安裝以下軟件:
4.1 下載并安裝 Keil uVision5
這是 Arm Keil 提供的集成開發環境,包含代碼編輯器、編譯器和調試器??梢酝ㄟ^觀看視頻 “Get your motor spinning” 來學習如何使用。
4.2 下載配置向導(Config Wizard)
英飛凌免費提供的 Config Wizard 用于配置嵌入式電源 IC 的外設??梢酝ㄟ^英飛凌開發者中心進行安裝。
4.3 下載并安裝 Segger J - Link 驅動
SEGGER J - Link 是廣泛使用的 “板載” 或 “獨立” 調試器驅動。
4.4 通過 uVision5 包安裝器下載 SDK
嵌入式電源軟件開發工具包(SDK)是一個低級驅動庫,可以在 Keil uVision 中通過 “Pack Installer” 進行下載。
五、配置過程
在 μVision5 中打開電機驅動代碼項目,依次點擊 “Tools” 和 “Config Wizard”,即可設置 TLE985x 外設的參數。由于嵌入式電源 IC 采用電流源柵極驅動方案,開關速度不是由柵極電阻控制,而是由 BDRV 選項卡中的 “Gate Charge/Discharge” 參數控制。
六、總結與思考
英飛凌的這款車窗升降器參考設計在性能、尺寸和成本等方面都有不錯的表現。它采用了先進的組件和技術,實現了高效的電機控制和良好的 EMC 性能。對于電子工程師來說,在實際應用中,需要根據具體的項目需求,進一步評估這些組件的適用性和性能。同時,在工具鏈安裝和配置過程中,也需要注意各個步驟的細節,確保系統能夠穩定運行。你在類似的設計中遇到過哪些問題?又是如何解決的呢?歡迎在評論區分享你的經驗。
如果你想了解更多關于這些組件和設計的詳細信息,可以參考以下文檔: [1] TLE9855QX 數據手冊,英飛凌科技股份公司,https://www.infineon.com/dgdl/Infineon - TLE9855QX - DS - DataSheet - v01_00EN.pdf?fileId = 5546d462689a790c0169104901f03e18 [2] IPZ40N04S5 - 3R1 產品網頁,英飛凌科技股份公司,https://www.infineon.com/cms/de/product/power/mosfet/automotive - mosfet/ipz40n04s5 - 3r1/ [3] TLE4966G 產品網頁,英飛凌科技股份公司,https://www.infineon.com/cms/en/product/sensor/magnetic - sensors/magnetic - positionsensors/magnetic - switches/tle4966g/?redirId = 190241
希望這篇文章能對你的電子設計工作有所幫助!
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