EVAL - M1 - 101TF评估板：电机控制的理想之选

在电机控制领域，一款性能出色的评估板能为工程师们的设计工作带来极大的便利。今天，我们就来深入了解一下英飞凌的EVAL - M1 - 101TF评估板，它是iMOTION™模块化应用设计套件（MADK）的一部分，为永磁电机的控制提供了强大的支持。

文件下载：EVAL-M1-101TFTOBO1.pdf

评估板概述

基本信息

EVAL - M1 - 101TF评估板旨在为永磁电机的无传感器正弦控制设计应用提供支持。它配备了20针M1连接器，可用于运行单个电机，并且需要搭配匹配的功率板才能驱动电机。该评估板通过微USB连接器提供PC接口，板载调试器采用了电气隔离设计，为用户提供了安全可靠的调试环境。

主要特性

• IMC101T - F048运动控制IC特性：
  • MCE（运动控制引擎）：为变速驱动器提供了即用型解决方案。
  • 磁场定向控制（FOC）：适用于永磁同步电机（PMSM）。
  • 空间矢量PWM：具有正弦换向和集成保护功能。
  • 电流传感：支持单分流或支路分流电流传感。
  • 运行模式：可实现无传感器或基于霍尔传感器的运行。
  • 通信接口：具备多种串行通信接口（UART）。
  • 参数支持：支持多个电机参数。
  • 主机接口：提供灵活的主机接口选项，可通过UART、PWM或模拟信号进行速度命令控制。
  • 认证：获得UL / CSA 60730认证（B类）。
  • 电源供应：支持3.3V（默认）或5V VDD电源供应。
  • 封装：采用LPFP - 48封装。
• 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：板载调试器的3.3V电源由USB接口提供，电机控制器侧由功率板供电。
  • 隔离设计：微USB连接器和板载调试器与电源侧电气隔离。
  • 调制方式：能够实现3相和2相类型3的调制。
  • 传感器接口：配备数字霍尔开关或模拟霍尔传感器的连接器。
  • 控制信号接口：可输入模拟或数字（频率、占空比）速度控制信号。
  • 测试功能：具有LED、开关和电位器，用于测试脚本功能，还设有测试点，可直接测量电压、电流等。
  • 环保标准：符合RoHS标准。
  • 尺寸：PCB尺寸为65 x 45 mm。

交付内容

交付的内容包括成品板，详细的订购信息可在文档的5.2章节中查看。

技术参数

参数	符号	条件/注释	值	单位
控制器电源电压	VDD	由功率板供电	3.3（默认）, 5	V
主机接口（非隔离）	UART (TXD, RXD)	UART0, UART1	0 - VDD	-
AIN	模拟输入	0 - VDD	-	-
DIN	数字输入	0 - VDD	-	-
DOUT	数字输出	0 - VDD	-	-
直流母线电压反馈	直流母线缩放	控制板上13.3 kΩ电阻，功率板上2 MΩ电阻	8.20	Count/V
直流母线缩放范围	-	0 - 499.54	V	-
电流反馈	-	由MCEWizard配置	1, 3, 6, 12	-
电机内部电流反馈放大器增益	-	单分流电阻或支路分流电阻	0 – VDD/Gain	-
电机电流传感装置	-	-	-	-
电机电流运算放大器配置	默认设置	非反相	-	-
电机电流外部放大增益	-	0.833	-	-
分辨率	-	PCB设计可能会降低分辨率	12	位
保护	-	由MCEWizard配置	0 - VDD	V
NTC温度关机值	-	-	-	-
PCB特性	尺寸	方形	65 x 45	mm
材料	-	FR4, 1.6 mm厚度, 铜厚度 = 1 oz (35um)	-	-

系统和功能描述

调试

要运行电机系统，需要将iMOTION™ MADK控制板（EVAL - M1 - 101TF）与匹配的MADK功率板（带M1连接器）组合使用。同时，还需要使用iMOTION™软件工具MCEDesigner和MCEWizard来初始化系统，并对系统性能进行控制和微调，以满足用户的具体需求。

iMOTION™开发工具和软件

• 工具下载：MCEDesigner和MCEWizard的开发工具安装程序可通过英飞凌iMOTIONTM网站（http://www.infineon.com/imotion - software）下载。
• 板载调试器：隔离的板载调试器提供了PC与目标iMOTION™设备之间的USB到UART桥接，在电机驱动系统（热侧）和PC/调试器（冷侧）之间具有1kV DC电气隔离。板载调试器使用SEGGER J - Link驱动进行与IMC101T - F048的UART通信。
• MCEWizard设置概述：新用户建议先使用发布的MADK功率板，因为在MADK网站上通常有经过测试的参数文件。表3提供了与硬件相关参数的MCEWizard设置概述，结合功率板的相应表格，可以在最短时间内设置基于MADK的电机驱动系统。
• MCEDesigner设置概述：安装MCEDesigner后，可通过双击Windows桌面上的快捷方式打开。使用其编程功能可以对IMC101T - F048的固件和/或系统参数进行编程。

功能模块描述

该章节详细介绍了EVAL - M1 - 101TF的硬件设计，包括电机电流反馈电路、模拟输入及其MCEWizard设置等内容。

• 电机电流反馈电路：
  • 电机分流配置：支持单分流和支路分流拓扑，用户需要确保分流配置与功率板硬件配置匹配。
  • 电机外部电流反馈配置和计算：分流电阻值可在功率板的原理图或用户指南中找到，通过相关公式可以计算电流输入值。
  • 电机内部电流反馈放大器增益配置：iMOTION™控制器的内部放大器有四个可编程增益设置：1x、3x、6x和12x，可在MCEWizard中进行配置。
• EVAL - M1 - 101TF模拟输入及其MCEWizard设置：
  • 直流母线传感配置：控制器板上直流母线传感电阻分压器的低侧电阻R4为13.3 kΩ，需在MCEWizard中进行配置。
  • NTC关机值计算和配置：可根据公式计算外部NTC温度关机值，并在MCEWizard中进行配置。
  • VSP模拟输入控制模式和PGOUT配置：VSP模拟输入控制模式可在MCEWizard的选项页面中进行配置，通过设置三个输入阈值来定义Vsp输入电压与“TargetSpeed”之间的关系。电机速度可通过测量控制IC IMC101T - F048的PGOUT信号输出频率来计算。

系统设计

原理图

EVAL - M1 - 101TF评估板的原理图展示了其与IMC101T - F048控制器的连接情况。

PCB布局

该板的布局可用于不同电压或功率等级的功率板。PCB默认有两个电气层，铜厚度为35 µm，尺寸为65 mm × 45 mm，厚度为1.6 mm。用户可通过英飞凌网站或联系技术支持团队获取更详细的信息和最新的Gerber文件。

物料清单

评估设计套件提供了EVAL - M1 - 101TF板的完整物料清单，可在英飞凌主页的下载部分获取，下载需要登录。部分关键组件如下表所示：	序号	数量	部件描述	设计代号	部件编号	制造商
1	1	CAP SMD 10uF 16V 0805	C1	885012206014	Wurth Electronics Inc.
42	1	LED BLUE CLEAR 0603 SMD	LED103	150060BS75000	Wurth Electronics Inc.
45	1	IC MCU 32BIT 128KB FLASH LQFP64	U1	IMC101T - F048	Infineon Technology
46	1	IC MCU 32BIT 256KB FLASH 48VQFN	U101	XMC4200_QFN48	Infineon Technology
47	1	IC REG LINEAR 3.3V 1A SOT223 - 4	U102	IFX25001ME V33	Infineon Technology
50	2	TVS DIODE 17VC WLL - 2 - 1	V101, V102	ESD237 - B1 - W0201	Infineon Technology
51	1	DIODE SCHOTTKY 30V 1A SOD323 - 2	V103	BAS3010A - 03W	Infineon Technology

连接器细节

文档详细介绍了评估板的各个连接器的引脚分配和功能，包括iMOTION™ MADK - M1 20针接口连接器J1、iMOTION Link接口J2、AIN & GPIO引脚J3、风扇接口J4、霍尔传感器输入接口J5等。

总结

EVAL - M1 - 101TF评估板凭借其丰富的功能和出色的性能，为电机控制设计提供了一个优秀的平台。它不仅支持多种控制模式和通信接口，还提供了详细的开发工具和软件支持，方便工程师们进行系统调试和优化。然而，在使用过程中，我们也需要注意其适用范围和安全事项，确保系统的稳定运行。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。