EVAL - M1 - 101T评估板：电机控制应用的理想选择

在电机控制应用领域，一款性能出色、功能丰富的评估板能为电子工程师的设计工作带来极大便利。今天，我们就来深入探讨英飞凌（Infineon）的EVAL - M1 - 101T评估板，它作为iMOTION™模块化应用设计套件（MADK）的一部分，在电机控制方面有着卓越的表现。

文件下载：Infineon Technologies EVAL-M1-101T iMOTION™ MADK控制板.pdf

一、评估板概述

EVAL - M1 - 101T评估板专为电机控制应用而设计，旨在为客户提供永磁电机全速度范围无传感器控制的全面解决方案。它配备了IMC101T - T038运动控制IC，展示了英飞凌先进的运动控制引擎（MCE 2.0）技术。该评估板可与匹配的功率板配合使用，通过20针iMOTION™ MADK M1接口连接器实现轻松连接，适用于单电机控制。

主要特性

• 运动控制IC特性：
  • MCE引擎：提供即插即用的变速驱动解决方案，为电机控制提供强大的动力。
  • 磁场定向控制（FOC）：针对永磁同步电机（PMSM），实现高效、精准的控制。
  • 空间矢量PWM：具有正弦换向和集成保护功能，保障电机运行的稳定性。
  • 电流传感：支持单分流器或支路分流器电流传感，灵活适应不同的应用场景。
  • 无传感器运行：无需额外的传感器，降低成本并提高系统的可靠性。
  • 多种通信接口：包括UART、I2C、SPI等，方便与其他设备进行数据交互。
  • 多电机参数支持：可根据不同电机的特性进行灵活配置。
  • 电源供应：支持3.3V（默认）或5V VDD电源供应。
  • 灵活的主机接口：可通过UART、I2C、SPI、PWM或模拟信号进行速度命令控制。
  • 符合IEC 60335标准：满足相关安全要求。
  • 可扩展的封装选项：便于不同应用的集成。
• 评估板特性：
  • 完整套件：可通过无传感器正弦控制运行任何永磁电机。
  • 电源供应：同样支持3.3V（默认）或5V VDD电源供应。
  • 接口配置：配备Micro - USB连接器和由数字隔离器隔离的板载调试器，以及UART接口。
  • 调制能力：能够实现三相和2相类型3调制。
  • 环保标准：符合RoHS标准。
  • 尺寸规格：PCB尺寸为65 x 45 mm，小巧轻便，易于集成。

二、安全注意事项

在使用EVAL - M1 - 101T评估板时，务必严格遵守安全注意事项，以避免人身伤害和设备损坏。以下是一些关键的安全提示：

• 接地隔离：评估板系统的接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，示波器的接地必须隔离。
• 专业操作：只有熟悉驱动器和相关机械的人员才能进行系统的安装、启动和后续维护。
• 高温防护：驱动器表面可能会发热，避免触摸以防受伤。
• 静电防护：评估板系统包含对静电放电（ESD）敏感的部件和组件，安装、测试、维修时需采取静电控制措施。
• 正确安装：控制板的错误应用或安装可能导致组件损坏或产品寿命缩短，要避免接线或应用错误。
• 电容放电：在移除或连接控制板与功率驱动器时，移除功率驱动器电源后等待三分钟，让母线电容放电至零后再进行操作。
• 包装清理：安装前需移除评估板附带的包装材料，以免影响系统散热或导致异常运行。

三、系统设置与开发工具

系统设置步骤

要运行电机系统，需要将EVAL - M1 - 101T控制板与匹配的MADK功率板（带M1连接器）组合使用，并借助iMOTION™软件工具MCEDesigner和MCEWizard进行系统初始化、控制和微调。具体步骤如下：

1. 软件下载：从英飞凌官网（www.infineon.com/imotion - software）获取最新的“IMC101T - T038 MCE软件包”。
2. 硬件连接：通过USB电缆将板载调试器的PC - USB连接器连接到PC；将EVAL - M1 - 101T的M1 20针接口连接器（J2）连接到功率板；将电机相输出连接到电机；将交流电源连接到功率输入连接器并开启系统电源。
3. 参数配置：使用MCEWizard输入目标电机的系统和运行参数，以及评估板的硬件参数，计算并保存驱动器参数集到项目目录。
4. 工具启动与连接：启动MCEDesigner工具，打开IMC101T - T038控制器的默认配置文件（IMC101T_Vxxx.irc）。若无法自动连接到评估板，可更改COM端口设置。
5. 固件与参数编程：如果IMC101T - T038 IC为空，使用“Programmer”功能选择“Program Firmware and Parameters”，浏览并选择相应的固件文件和系统驱动器参数文件进行编程；若固件已加载，选择“Program Parameters”并导入系统驱动器参数文件。
6. 电机启动：点击控制栏中的绿色交通灯按钮启动电机。

开发工具介绍

• MCEWizard：安装后可通过桌面快捷方式打开。在欢迎页面选择MADK控制板或功率板，若最新的功率板未预配置，可选择相似的功率板并手动输入特定参数。回答完所有问题后，点击“Calculate”和“Export to Designer File (.txt)”保存参数文件，供MCEDesigner使用。
• MCEDesigner：同样通过桌面快捷方式打开，打开“IMC101T_xx.irc”文件。其“Programmer”功能可用于编程IMC101T - T038的固件和/或系统参数。根据需求选择“Program Firmware and Parameter”或“Program Parameters”，并导入相应的文件进行编程。编程完成且电机驱动系统通电后，可使用MCEDesigner进行电机的启动/停止、电流轨迹显示、速度调整等操作。

四、硬件描述

电流反馈电路

• 分流器配置：支持单分流器和支路分流器拓扑，用户需确保分流器配置与功率板硬件配置匹配，可在MCEWizard中进行更改。
• 外部电流反馈配置与计算：分流电阻值可在功率板原理图或应用笔记中查找，电流输入值为分流电阻（毫欧）与外部电流感应放大器增益的乘积。以EVAL - M1 - 101T和EVAL - M1 - CM610N3组合为例，电流输入为83.3 mV/A；与EVAL - M1 - 05 - 65D组合时，电流输入为208.3 mV/A。
• 内部电流反馈放大器增益配置：IMC101T - T038的内部电流反馈可编程增益放大器有1x、3x、6x和12x四种增益设置，可在MCEWizard中进行配置。

模拟输入与MCEWizard设置

• 直流母线感应配置：EVAL - M1 - 101T控制板上直流母线感应电阻分压器的低端电阻R1为13.3kΩ，需在MCEWizard中进行配置，高端电阻值可参考对应功率板的应用笔记。
• NTC关机值计算与配置：外部NTC温度关机值可根据公式计算得出，并在MCEWizard中进行配置。以EVAL - M1 - CM610N3为例，当设置温度为100°C时，关机值为2.22V。
• VSP模拟输入控制模式与PGout配置：VSP模拟输入控制模式可在MCEWizard的选项页面进行配置，有三个输入阈值用于定义VSP输入电压与目标速度的关系。电机速度可通过测量控制IC IMC101T - T038的PGOUT信号输出频率计算得出，脉冲生成数每转可在MCEWizard中配置。评估板提供的FG信号频率与PGOUT相同，可上拉至30V，用于电机速度测量。

原理图与PCB布局

• 原理图：EVAL - M1 - 101T评估板的原理图展示了其内部电路结构，包括与IMC101T - T038控制器相关的电路以及信号测试引脚连接器的原理图，为工程师的设计和调试提供了直观的参考。
• PCB布局：评估板的PCB布局适用于不同电压或功率等级的功率板，默认有两层电气层，铜厚35µm，尺寸为65 mm × 45 mm，厚度为1.6mm。如需更详细的信息和最新的Gerber文件，可访问英飞凌官网或联系其技术支持团队。

五、物料清单与参考资料

物料清单

文档中提供了EVAL - M1 - 101T评估板的完整物料清单，包括电容、电阻、连接器、集成电路等各种元器件的详细信息，如型号、数量、制造商等，为工程师的采购和生产提供了便利。

参考资料

相关的参考资料可在英飞凌官网（www.infineon.com/imotion）下载，包括iMOTION™ IMC100系列数据手册、iMOTION™ IMC100软件参考手册、MCEWizard用户指南和MCEDesigner用户指南等。所有iMOTION™ MADK功率板的应用笔记可在www.infineon.com/MADK获取。

总之，EVAL - M1 - 101T评估板凭借其丰富的功能、灵活的配置和严格的安全设计，为电子工程师在电机控制应用设计中提供了一个可靠的平台。在使用过程中，只要严格遵循安全注意事项和正确的操作步骤，结合相关的开发工具和参考资料，就能充分发挥其优势，实现高效、精准的电机控制。大家在实际应用中是否也遇到过类似评估板的使用问题呢？或者对评估板的某些特性有更深入的见解，欢迎在评论区交流。