探索Eval - M1 - CM610N3评估板：电机驱动应用的理想之选

在电机驱动应用的设计领域，拥有一款性能出色且易于评估的开发板至关重要。今天，我们就来详细探讨一下英飞凌（Infineon）的Eval - M1 - CM610N3评估板，看看它在电机驱动应用中能为我们带来哪些惊喜。

文件下载：Infineon Technologies EVAL-M1-CM610N3 iMOTION™ MADK评估板.pdf

一、Eval - M1 - CM610N3概述

Eval - M1 - CM610N3是iMOTION™模块化应用设计套件的一部分，专为电机驱动应用而设计。它集成了三相CIPOS™ Mini智能功率模块（IPM），与配备M1 20引脚接口连接器的控制板（如EVAL - M1 - 1302或EVAL - M1 - 099M）结合使用时，能够充分展示英飞凌的CIPOS™ Mini IPM电机驱动技术。该评估板旨在帮助客户在使用CIPOS™ Mini IPM进行应用设计的初期阶段提供支持。

二、安全注意事项

在使用Eval - M1 - CM610N3评估板时，安全是首要考虑的问题。以下是一些关键的安全注意事项：

1. 电压测量：评估板系统的地电位偏置为负直流母线电压电位，使用示波器测量电压波形时，必须隔离示波器的接地端，否则可能导致人身伤亡。此外，显示屏LED变暗并不意味着电容器已放电至安全电压水平。
2. 电容器放电：系统包含直流母线电容器，主电源移除后需要时间放电。在进行驱动系统操作之前，需等待三分钟，确保电容器放电至安全电压水平。
3. 人员资质：只有熟悉驱动和相关机械的人员才能进行系统的安装、启动和后续维护工作，否则可能导致人身伤害和/或设备损坏。
4. 表面温度：驱动表面可能会变热，可能会造成伤害。
5. 静电防护：评估板包含对静电放电（ESD）敏感的部件和组件，在安装、测试、维修时需要采取静电控制措施。
6. 正确应用：错误的应用或安装可能导致组件损坏或产品寿命缩短，如电机选型过小、交流电源供应不正确或环境温度过高等，都可能导致系统故障。
7. 电源操作：在断开或重新连接电线或进行维修之前，必须移除并锁定驱动的电源，并等待三分钟让母线电容器放电。
8. 包装材料：评估板发货时带有包装材料，安装前必须移除，否则可能导致过热或异常运行。

三、主要特性

（一）CIPOS™ Mini IPM IKCM10H60GA特性

1. 高性能IGBT：采用TRENCHSTOP™ IGBT技术，具有出色的开关性能。
2. 高耐压：最大阻断电压$V_{CES}=600 V$，能够适应多种应用场景。
3. 大电流输出：在25°C外壳温度下，最大输出电流$I_{C}=10 A$。
4. 全隔离封装：采用完全隔离的双列直插式模制模块，提高了系统的安全性和可靠性。
5. 稳定的栅极驱动：采用坚固的SOI栅极驱动技术，对瞬态和负电压具有稳定性。
6. 负电位允许：在$V{BS}=15 V$时，允许负电位高达$V{S} = -11V$，用于信号传输。
7. 集成功能：集成了自举功能、过流关断、温度监测、欠压锁定等功能，提高了系统的保护能力。
8. 低侧发射极引脚：在开放发射极配置中，低侧发射极引脚可用于相电流监测。
9. 交叉传导预防：具备交叉传导预防功能，确保系统的稳定性。
10. 环保设计：采用无铅端子电镀，符合RoHS标准。

（二）评估板特性

1. 宽输入电压范围：标称输入电压为220 VAC，可在110 - 240Vrms范围内工作。
2. 高功率输出：最大可提供750 W的电机功率输出。
3. EMI滤波：板载EMI滤波器，有效减少电磁干扰。
4. 电流传感：默认配置为每个相进行电流传感，可实现精确的电机控制。
5. 保护功能：具备过流保护、过温硬件保护等功能，提高了系统的可靠性。
6. 电压传感：可对直流母线电压进行传感，为系统提供反馈。
7. 故障诊断：提供故障诊断输出，方便系统故障排查。
8. 测试点：具备与标准示波器探头兼容的测量测试点，方便进行调试和测试。
9. PCB设计：PCB尺寸为120 mm x 120 mm，采用两层35 µm铜箔设计，符合RoHS标准。

（三）重要规格参数

参数	值	条件/备注
输入电压	110 - 240Vrms	较低的交流输入会导致电机功率输出降低
输入电流	5.1 Arms	输入240 VAc，T = 25°C，IKCM10H60GA
输出功率（三相）	750W	输入240Vc，few = 10KHz，T = 25，T = 80
每相电流	2.7 Arms	输入240Vac，fpyw = 10 kHz，T = 25C，T = 80C
最大直流母线电压	380V
最小直流母线电压	120V
电流反馈电阻	100m	默认配置在发射极路径中使用三个分流器，如需实现单分流器传感，需进行相应更改
输出电流跳闸水平	7.0 Apeak	可通过更改分流电阻或调整比较器阈值分压电阻进行配置
温度跳闸水平	100℃	仅适用于内置NTC的CIPOS™
15V电源	15V ± 5%，最大50mA	用于CIPOS™ IPM栅极驱动器和LDO
3.3V电源	3.3V ± 2%，最大20mA	为控制板和保护电路提供3.3V电源
PCB材料	FR4，1.6 mm厚度，2层，35 um铜厚度
PCB尺寸	120mm x 120 mm
环境温度	0 - 50℃	非冷凝，最大相对湿度95%

四、引脚分配

（一）AC线连接器J1

序号	引脚	详情
1	EARTH	接地
2	N	交流中性输入
3	L	交流线输入（110V - 240V）

（二）iMOTION™ MADK - M1 20引脚接口连接器J2

该连接器是与控制板的接口，包含了各种控制信号和反馈信号的引脚。例如，PWMUH、PWMUL等引脚用于输入高侧和低侧栅极驱动器的逻辑信号，IU、IV、IW等引脚用于相电流反馈。

（三）电机侧连接器J3

序号	引脚	详情
1	U	连接到电机U相
2	V	连接到电机V相
3	W	连接到电机W相

五、原理图和布局

（一）直流母线电压测量

连接器J2的引脚14可用于访问直流母线电压，通过不同的反馈配置，可以实现不同的电压测量范围。默认情况下，电阻R42未安装在评估板上，相应的控制板上必须安装下拉电阻。

（二）EMI滤波器和软启动电路

该电路包括一个无源EMI滤波器和一个软启动电路，用于减少电磁干扰和降低启动时的电流冲击。

（三）逆变器部分

采用CIPOS™ mini IPM实现逆变器部分，包含一个优化的SOI栅极驱动器和一个三相逆变器，由TRENCHSTOP™ IGBT和反并联二极管组成。

（四）辅助电源

辅助电源提供15V和3.3V电源，分别用于CIPOS™ IPM栅极驱动器和控制板及保护电路。

（五）过流保护电路

通过比较器和分流电阻实现过流保护功能，可通过调整比较器阈值分压电阻来配置过流跳闸水平。

（六）热敏电阻输出

评估板在20引脚连接器J2的引脚15提供热敏电阻/ NTC输出，可通过测量电阻来计算温度。

（七）过温硬件保护电路

该电路可通过比较热敏电阻输出电压和比较器阈值来实现过温保护功能，当温度超过设定值时，可触发保护动作。

（八）PCB布局

评估板的PCB采用两层设计，默认铜厚度为35µm，尺寸为120 mm × 120 mm。布局可用于不同电压或功率等级的应用。

六、物料清单（BOM）

文档中提供了评估板的完整物料清单，包括电容、电阻、二极管、晶体管、IC等各种组件的详细信息，为工程师进行设计和采购提供了便利。

七、总结

Eval - M1 - CM610N3评估板是一款功能强大、性能出色的电机驱动评估板，具有丰富的特性和完善的保护功能。它采用了先进的CIPOS™ Mini IPM技术，能够为电机驱动应用提供高效、可靠的解决方案。同时，详细的文档和物料清单为工程师的设计和开发工作提供了有力的支持。如果你正在寻找一款优秀的电机驱动评估板，Eval - M1 - CM610N3值得考虑。

你在使用Eval - M1 - CM610N3评估板的过程中遇到过哪些问题？或者你对它的哪些特性最感兴趣呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。