Infineon MOTIX?全橋IC BTM90xxEP Arduino Shield評(píng)估板使用指南

一、引言

在電機(jī)控制領(lǐng)域，一款性能優(yōu)良且易于評(píng)估的硬件工具至關(guān)重要。Infineon的MOTIX?全橋IC BTM90xxEP Arduino Shield評(píng)估板就是這樣一款出色的產(chǎn)品，它為工程師們提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于評(píng)估MOTIX?全橋IC BTM90xxEP的硬件和軟件功能。本文將詳細(xì)介紹該評(píng)估板的相關(guān)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(kuò)展板.pdf

二、MOTIX?全橋IC BTM90xxEP概述

2.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

MOTIX?全橋IC BTM90xxEP是用于直流電機(jī)控制應(yīng)用的集成全橋。它采用BCD技術(shù)實(shí)現(xiàn)，并封裝在PG - TSDSO - 14封裝中，該封裝具有外露焊盤，可實(shí)現(xiàn)良好的熱性能。這些器件具有針對(duì)過(guò)溫、欠壓、過(guò)流、短路和交叉電流的各種保護(hù)功能，還提供電流檢測(cè)和開路負(fù)載診斷等診斷功能，其中BTM9021EP還具有看門狗，用于監(jiān)督SPI通信。

2.2 關(guān)鍵特性

• 低導(dǎo)通電阻：BTM9010EP/11EP在25°C時(shí)典型路徑電阻為175 mΩ，BTM9020EP/21EP在25°C時(shí)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(kuò)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(yōu)化的開關(guān)性能：增強(qiáng)的開關(guān)速度可降低開關(guān)損耗，可調(diào)節(jié)的壓擺率可優(yōu)化EMC性能。
• 豐富的保護(hù)和診斷功能：具備過(guò)流、欠壓、過(guò)溫、開路負(fù)載檢測(cè)、交叉電流保護(hù)等功能，以及電流檢測(cè)和狀態(tài)標(biāo)志診斷能力。
• 符合標(biāo)準(zhǔn)：通過(guò)AEC - Q100認(rèn)證（1級(jí)），為綠色產(chǎn)品（符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)）。

2.3 器件選擇

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

2.4 框圖和引腳分配

從框圖來(lái)看，MOTIXT全橋IC BTM90xxEP包含兩個(gè)半橋和集成MOSFET驅(qū)動(dòng)IC，采用單片解決方案。其數(shù)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(cè)信號(hào)通過(guò)IS引腳輸出，微控制器可讀取該信號(hào)以獲取電流信息和錯(cuò)誤標(biāo)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(píng)估板介紹

3.1 設(shè)計(jì)目的

評(píng)估板旨在為設(shè)計(jì)師提供一個(gè)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)有刷直流電機(jī)控制算法并進(jìn)行測(cè)試。

3.2 主要特性

• 多種控制方式：可通過(guò)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(cè)試配置：可以直接輸入或采用SPI菊花鏈配置測(cè)試器件性能。
• 電機(jī)控制功能：支持有刷直流電機(jī)控制，可使用或不使用PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的雙向旋轉(zhuǎn)。
• 寬電壓和電流范圍：正常工作電壓為7 - 18 V，擴(kuò)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(yōu)化的性能：具備可調(diào)節(jié)的壓擺率以優(yōu)化EMC性能，能夠進(jìn)行高頻PWM控制，如使用Arduino UNO板可實(shí)現(xiàn)20 kHz的PWM頻率。
• 保護(hù)和診斷功能：具有過(guò)溫和過(guò)流保護(hù)、反極性保護(hù)等功能，以及狀態(tài)標(biāo)志診斷和電流檢測(cè)能力。

3.3 技術(shù)數(shù)據(jù)

3.4 目標(biāo)應(yīng)用

用戶可以使用該評(píng)估板測(cè)試半橋配置的單向直流電機(jī)控制和全橋配置的雙向直流電機(jī)控制。通過(guò)專用輸入序列或SPI可調(diào)整壓擺率，BTM90xxEP器件可在IS引腳提供感測(cè)電流和錯(cuò)誤標(biāo)志。評(píng)估板有多種應(yīng)用配置，默認(rèn)實(shí)現(xiàn)配置3和4，若要實(shí)現(xiàn)配置1和2，需手動(dòng)將U300替換為BTM9011EP/21EP。

四、系統(tǒng)和功能描述

4.1 板信息

評(píng)估板上包含多個(gè)器件、連接器、測(cè)試點(diǎn)和跳線。器件如MOTIX TM全橋IC BTM90xxEP、反向電池保護(hù)電路等；連接器用于電源供應(yīng)、輸出連接等；測(cè)試點(diǎn)可用于測(cè)量電源電壓、輸出電壓等；跳線可用于實(shí)現(xiàn)不同的連接配置。

4.2 接口信息

• Arduino UNO接口：通過(guò)引腳頭X101、X102、X103和X104將評(píng)估板連接到Arduino UNO板，可使用軟件對(duì)MOTIXTM全橋IC BTM90xxEP進(jìn)行配置。
• uIO - Stick接口：通過(guò)連接器X200連接uIO - Stick，同樣可使用軟件對(duì)器件進(jìn)行配置。

五、設(shè)計(jì)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(jìn)行參考和設(shè)計(jì)。

5.2 物料清單

詳細(xì)列出了評(píng)估板的物料清單，包括各個(gè)元件的數(shù)量、設(shè)計(jì)名稱、描述和封裝等信息，為工程師采購(gòu)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(shè)置

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

6.1.2 軟件設(shè)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(dòng)Arduino IDE。
• 創(chuàng)建新腳本或打開現(xiàn)有腳本，編譯并執(zhí)行代碼。

6.2 使用uIO - Stick

6.2.1 硬件設(shè)置

• 選擇合適的有刷直流電機(jī)，考慮評(píng)估板的電壓范圍。
• 按照說(shuō)明設(shè)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(píng)估板。
• 將uIO - Stick連接到CP。
• 將電機(jī)連接到輸出端口OUTxx，根據(jù)應(yīng)用需求選擇連接方式。
• 連接直流電源到評(píng)估板（VBAT引腳，GND引腳），并開啟電源。

6.2.2 軟件設(shè)置

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

七、安全注意事項(xiàng)和重要聲明

7.1 安全注意事項(xiàng)

在使用評(píng)估板時(shí)，需要注意以下安全事項(xiàng)：

• 評(píng)估板的散熱器和器件表面在測(cè)試過(guò)程中可能會(huì)變熱，處理時(shí)需采取必要的預(yù)防措施，否則可能導(dǎo)致受傷。
• 只有熟悉驅(qū)動(dòng)器、電力電子和相關(guān)機(jī)械的人員才能規(guī)劃、安裝、調(diào)試和維護(hù)系統(tǒng)，否則可能導(dǎo)致人身傷害和/或設(shè)備損壞。
• 評(píng)估板包含對(duì)靜電放電（ESD）敏感的部件和組件，在安裝、測(cè)試、維修時(shí)需要采取靜電控制措施，否則可能導(dǎo)致組件損壞。
• 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用或安裝不當(dāng)可能導(dǎo)致組件損壞或產(chǎn)品壽命縮短，布線或應(yīng)用錯(cuò)誤可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障。

7.2 重要聲明

評(píng)估板和參考板僅用于演示和/或評(píng)估目的，并非商業(yè)化產(chǎn)品，不適合用于可靠性測(cè)試或生產(chǎn)。它們可能不符合CE或類似標(biāo)準(zhǔn)，用戶需要確保其使用方式符合相關(guān)國(guó)家的要求和標(biāo)準(zhǔn)。Infineon Technologies對(duì)評(píng)估板和文檔信息不提供任何明示或暗示的保證，有權(quán)隨時(shí)修改文檔和信息而無(wú)需進(jìn)一步通知。

八、總結(jié)

Infineon的MOTIX?全橋IC BTM90xxEP Arduino Shield評(píng)估板為工程師提供了一個(gè)全面且易用的平臺(tái)，用于評(píng)估和開發(fā)電機(jī)控制應(yīng)用。其豐富的功能、靈活的配置和詳細(xì)的文檔，使得工程師能夠快速上手并進(jìn)行各種測(cè)試。在使用過(guò)程中，工程師需要嚴(yán)格遵守安全注意事項(xiàng)和重要聲明，以確保測(cè)試的順利進(jìn)行和人員設(shè)備的安全。大家在實(shí)際使用中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。