EB 2ED2410 系列评估板：开启电子设计新体验

在电子设计领域，评估板是验证和测试新想法的重要工具。今天，我们就来深入了解一下 EB 2ED2410 系列评估板，它为电子工程师提供了一个便捷的平台，用于测试 2ED2410 - EM 栅极驱动器的基本功能。

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

一、评估板概述

EB 2ED2410 板系列采用“3M”母板和“3D”子板的设计理念，为汽车或工业应用提供了一种基于半导体的故障安全/故障运行电源开关解决方案，具备电子保险丝功能和 I - t 线保护。

1. 母板 EB 2ED2410 3M

母板以 2ED2410 - EM 驱动器为核心，通过引脚排针可连接微控制器或波形发生器。它集成了保护逻辑、传感器输入和诊断功能，能实现开关自保护和线保护、故障识别、开关运行条件监测以及连接 MOSFET 的故障模式分析。不过，MOSFET 的故障模式分析需要特定设置，将在英飞凌的单独应用笔记中详细介绍。同时，栅极驱动器通过 100 nF（CVS）电容和可选的 1 W 齐纳二极管（Z1）来防止过压。

2. 子板 EB 2ED2410 3D

子板有 - 1BCD、 - 1BCS、 - 1BCDP 和 - 1BCSP 四种类型，采用 N 沟道 MOSFET 共漏、共源结构，部分带有预充电电路。这种设计可以双向切断电流，替代机械继电器，并且在电池反接时能阻止电流通过。子板设计为易于插拔的香蕉插头连接方式，主要用于测试基本功能，而非开关或热性能。需要注意的是，子板只能与母板 EB 2ED2410 3M 配合使用，与母板配合时无需栅源电阻，但可添加以测试子板的独立运行。

3. 子板电流额定值

子板设计为连续 20 A 运行，10 分钟内可承受 30 A，1 分钟内可承受 60 A（无 I - t 线保护）。默认情况下，使用 TLE42926GV50 的 5 V 使能信号时，短路限制为 80 A。

4. 高层级示意图

母板配备一个小的低压发生器，可产生 5 V 电压（+ VDC），也可使用 3.3 V 版本的 TLE42962GV33 替代。+ VDC 为 INT、CPN 和 EN 引脚提供参考电压，按下按钮可使驱动器进入睡眠模式并执行复位操作。子板的示意图显示，预充电电路可作为附加功能实现，且不会干扰主电流 MOSFET 开关。

二、连接与操作

1. 板卡组装

将母板和子板对齐，使顶部的文字能够同时读取，然后轻轻堆叠，避免引脚弯曲。

2. 电源连接

电子负载和传统无源元件都可作为负载使用，实验室电源和实际电池都能为评估板供电。不同子板的连接选项可参考相关表格。

3. 引脚分配与额定值

2ED2410 - EM 的控制、诊断和测量引脚可通过左侧引脚排针直接连接波形发生器和示波器，也可通过小导线连接到微控制器控制板/套件。右侧引脚排针可用于观察 MOSFET 和分流器的所有信号。具体引脚额定值可参考相关表格，如有疑问可查阅组件数据手册。

4. 跳线设置

评估板上有两个 2mm 跳线。JCPP 跳线用于启用或禁用 I - t 线保护，取下后可从母板引脚排针 J1 - 12 外部提供使能电压；JTLE 跳线用于启用或禁用 TLE42962GV50，取下后可从外部提供使能电压。

5. 电压范围

由于 2ED2410 - EM 具有较宽的工作范围，母板的电压范围为 - 45 V 至 + 45 V（若禁用 TLE 则为 + 58 V），子板的电压范围为 - 60 V 至 + 60 V。

6. 避免的操作

切勿将 2ED2410 - EM 的输出 BC 短路到 GND 或低于 Vbat 的电位，否则 2ED2410 - EM 会像二极管一样工作并可能被损坏。如需测试 UVLO 保护功能，可将 BC 短路到 VS 引脚或电池侧连接器。

7. 静态电流测量

可通过背靠背演示板轻松验证 2ED2410 - EM 的静态电流。测量时需外部提供使能电压，禁用 TLE42962GV50（取下跳线 JTLE），并移除 $R_{LEDVDC }$ 和 $V{RCPN}$ 以节省电流消耗。在某些情况下，禁用 CSA2 可使驱动器在负载不活动或开路时的典型消耗小于 100 μA。

三、开关行为

1. 基本开关

从睡眠模式切换到空闲模式时，当 $V{EN}$ 阈值满足后，2ED2410 - EM 上电，升压转换器在约 550 μs 内为驱动器电源 $C{BC}$ 充电。从空闲模式切换到导通模式时，随着电流从 $C{BC}$ 流出为栅极供电，VBC - VS 降低，升压转换器启动以调节 $C{BC}$ 电压。从导通模式切换到空闲模式时，开关正常关闭。

2. 短路事件

当负载电阻发生短路时，驱动器会进入安全状态模式，红色 LED_INT 点亮。默认情况下，增益设置为 66.7 时，短路限制为 111 A。要从安全状态复位，按下按钮 S1 一次，驱动器会短暂进入睡眠模式，然后根据 INA 和 INB 的设置返回空闲模式或导通模式。

3. 电容性负载预充电

对于 - 1BCSP 和 - 1BCDP 子板，预充电电路可避免或限制电容性负载引起的浪涌电流，防止短路保护误触发。预充电概念通过一个简单的 SMD 电阻限制浪涌电流，使用 MOSFET 旁路主电流路径。建议将预充电引脚的激活时间限制在 150 ms 以内，可通过两个电阻并联来提高充电电流和速度。

四、保护功能

1. 2ED2410 - EM 短路保护

EB 2ED2410 - EM 3D 板不适合重复短路操作，短路能量耗散依赖于 MOSFET 的雪崩性能。2ED2410 - EM 具有内部短路保护，默认设置下，子板的分流电阻值为 $R_{SHUNT } = 500 mu Omega$，母板放大器的增益为 91，ENABLE 为 5 V（可外部调节）。不同 VENABLE 对应的短路电流限制可参考相关表格。

2. I - t 线保护

通过跳线 JCPP 可将模拟输出 CSO2 连接到比较器 CP 的输入 CPP。I - t 线保护的设置中，C 值固定为 10 μF，RCPP 可通过电位器在 0 至 20 Ω 之间调节，$VCP(REF)$ 可通过电位器 VRCPN 调节。

3. 过温保护

要简单检查过温保护，可断开 JCPP 并使用跳线将 TMPO 引脚排针连接到 CPP 引脚排针。过温阈值可通过 CPN 引脚的 $CP(REF)$ 设置，具体设置需根据目标 PCB 温度进行调整。

五、电气原理图

1. 物料清单（BOM）

详细列出了母板和不同子板的物料清单，包括电容、二极管、集成电路、连接器、电感、LED、MOSFET、电阻等元件的型号、数量和描述。

2. 电气图

提供了母板和不同子板的电气图，有助于工程师深入了解评估板的电路结构。

六、PCB 细节

母板 EB 2ED2410 3M 的 PCB 采用 4 层 HTG - 150 材料，子板采用 2 层 HTG - 150 材料。母板的顶层和底层为信号层，中间两层为 Vref 和 GND 层；子板的顶层和底层均为 70μm 厚。

EB 2ED2410 系列评估板为电子工程师提供了一个全面的测试平台，通过合理的连接和操作，能够充分验证 2ED2410 - EM 栅极驱动器的各项功能和保护特性。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求对评估板进行灵活调整和优化。大家在使用过程中遇到过哪些有趣的问题或者有什么独特的见解呢？欢迎在评论区分享交流。