EVAL-M1-05-65D评估板：电机驱动应用的理想之选

在电机驱动应用领域，一款优秀的评估板能够为工程师们提供便捷、高效的开发体验。今天，我们就来深入了解一下英飞凌（Infineon）的EVAL-M1-05-65D评估板，它是iMOTION™模块化应用设计套件（MADK）的一部分，为电机驱动应用带来了诸多创新和便利。

文件下载：EVALM10565DTOBO2.pdf

一、安全注意事项

在使用EVAL-M1-05-65D评估板之前，必须要重视安全问题。评估板的系统存在一些特殊的电气特性，比如其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，示波器的接地端需要进行隔离，否则可能会导致人身伤害甚至死亡。同时，评估板包含直流母线电容器，在移除主电源后，电容器需要时间放电，工作前需等待三分钟，确保电容器放电到安全电压水平。此外，只有熟悉驱动和相关机械的人员才能进行系统的安装、启动和维护，操作过程中还要注意静电防护，避免因静电放电损坏敏感部件。

二、评估板简介

EVAL-M1-05-65D评估板是iMOTION™ MADK的一部分，该平台旨在将各种功率级与不同的控制板结合使用，通过20针的iMOTION™ MADK - M1接口连接器可以轻松实现接口连接。这款评估板设计用于提供以µIPM™ - DIP为特色的功率级的全面解决方案，配备了用于无传感器磁场定向控制（FOC）的所有组件组，提供单相交流连接器、整流器、直流母线和三相输出，还包含用于电流传感的发射极分流器和用于直流母线电压测量的分压器。

评估板与表面贴装和通孔CIPOS™ Micro模块兼容，本文主要介绍其与CIPOS™ Micro IRSM515 - 065和IRSM505 - 065模块结合使用的情况，这两款模块的主要区别在于IRSM505 - 065带有NTC，而IRSM515 - 065没有，它们的额定电压均为500V。

三、主要特性

（一）CIPOS™ Micro智能功率模块特性

• 三相逆变器与高电压栅极驱动器：集成了三相逆变器和高电压栅极驱动器，为电机驱动提供稳定的功率输出。
• 集成自举功能：简化了电路设计，提高了系统的可靠性。
• 低导通电阻：Trench FREDFET在25°C时的RDS(on)为1.3Ω，降低了功率损耗。
• 欠压锁定：所有通道都具备欠压锁定功能，确保系统在电压异常时的安全运行。
• 匹配的传播延迟：保证了各通道的信号同步，提高了电机控制的精度。
• 温度反馈：IRSM505 - 065可通过NTC实现温度反馈，方便进行温度监控和保护。
• 优化的dV/dt：在损耗和电磁干扰（EMI）之间取得了良好的平衡。
• 逻辑兼容性与输入滤波器：3.3V逻辑兼容，并配备先进的输入滤波器，增强了系统的抗干扰能力。
• 电流传感方式可选：可以选择单分流或桥臂分流电流传感方式，满足不同的应用需求。
• 驱动器耐受负瞬态电压：提高了系统的稳定性和可靠性。
• 隔离与认证：具备1900Vrms的隔离电压（1分钟），并通过了UL文件编号E252584的认证。

（二）评估板特性

• 输入电压与功率范围：额定输入电压为240VAC，在无散热器的情况下，可支持20 - 150W的电机功率范围。
• EMI滤波器：板载EMI滤波器，有效减少电磁干扰。
• 电流与电压传感：默认配置为对每个相位进行电流传感，同时具备直流母线电压传感功能。
• 保护功能：拥有过流保护、故障诊断输出等功能，保障系统的安全运行。
• 测试点设计：测量测试点与标准示波器探头兼容，方便进行调试和测试。
• PCB特性：PCB尺寸为90 x 75mm，采用两层设计，每层铜厚35µm，符合RoHS标准。

（三）关键数据

IRSM505 - 065和IRSM515 - 065的绝对最大额定值和推荐工作条件如下：	项目	描述	最小值	最大值	单位
VDSS	MOSFET阻断电压	-	500	V
IO @ T = 25°C	每个MOSFET的直流输出电流	-	2.6	A
Pd @ TC = 25°C	每个MOSFET的最大功耗	-	19	W
VISO	隔离电压（1分钟）	-	1900	Vrms
TJ	工作结温	-40	150	°C
TC	工作壳温	-40	150	°C
TS	储存温度	-40	150	°C
VS1,2,3	高端浮动电源偏移电压	VB1,2,3 - 20	VB1,2,3 + 0.3	V
VB1,2,3	高端浮动电源电压	-0.3	275	V
VCC	低端和逻辑电源电压	-0.3	25	V
VIN	LIN, HIN的输入电压	-0.3	VCC + 0.3	V

评估板的重要规格如下：	参数	值	条件
输入电压	100 - 240Vrms	-
输入频率	50/60Hz	-
输入电流	1.5Arms	IRSM505 - 065DA/ IRSM515 - 065DA，模块Tc = 70°C无散热器
输出功率（三相）	90W	IRSM505 - 065DA/ IRSM515 - 065DA
每相电流	650mA	IRSM505 - 065DA/ IRSM515 - 065DA，rms，fPWM = 6kHz，Ta = 25°C，无散热器
直流母线最大电压	400V	-
直流母线最小电压	110V	-
电流传感电阻	0.25Ω	默认配置使用三个分流器，单分流传感需修改电路板
过流跳闸水平	2.5Apk	通过改变分流电阻或比较器阈值电阻配置
板载电源15V	15V ± 5%，最大20mA	用于CIPOS™ Micro栅极驱动器电源
板载电源3.3V	3.3V ± 5%，最大50mA	用于与控制板的接口信号和报警信号
PCB材料	FR4，1.6mm厚，两层，35µm铜厚	-
PCB尺寸	90mm x 75mm	-
环境温度	0 - 70°C	非冷凝，最大相对湿度95%

四、引脚分配

（一）J1 - AC线路连接器

序号	引脚	详情
1	E	接地
2	L	交流线路输入（120V - 240V）或直流+连接器
3	N	交流中性输入或直流 - 连接器

（二）J2 - 电机侧连接器

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

（三）J3 - 20针接口连接器

该连接器是与控制板的接口，具体引脚分配如下：	引脚	名称	连接
1	PWMUH	高端栅极驱动器 - 相1的3.3V兼容逻辑输入
2	GND	接地
3	PWMUL	低端栅极驱动器 - 相1的3.3V兼容逻辑输入
4	GND	接地
5	PWMVH	高端栅极驱动器 - 相2的3.3V兼容逻辑输入
6	+3.3V	板载3.3V电源
7	PWMVL	低端栅极驱动器 - 相2的3.3V兼容逻辑输入
8	+3.3V	板载3.3V电源
9	PWMWH	高端栅极驱动器 - 相3的3.3V兼容逻辑输入
10	IU+	分流电压U相
11	PWMWL	低端栅极驱动器 - 相3的3.3V兼容逻辑输入
12	IU -	接地
13	GK	栅极关断信号 - 过流检测时为低电平
14	DCBSENSE	直流母线正电压，通过分压器缩放到0 - 3.3V范围
15	VTH	热敏电阻输出
16	IV+	分流电压V相
17	IV -	接地
18	IW+	分流电压W相
19	IW -	接地
20	VCC	15V电源

五、系统启动

要运行电机系统，需要将EVAL-M1-05-65D功率板与匹配的MADK控制板（如EVAL-M1-101T）结合使用，同时还需要iMOTION™软件工具MCEDesigner和MCEWizard来进行系统初始设置和性能调整。具体步骤如下：

1. 从英飞凌网站下载并安装iMOTION™ PC工具（MCEWizard和MCEDesigner），获取最新的”IMC101T - T038 MCE软件包”。
2. 通过USB电缆将板载调试器的PC - USB连接器连接到PC。
3. 将EVAL-M1-101T的M1 20针接口连接器（J2）连接到功率板。
4. 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，点击“Calculate”按钮计算控制器的数字参数集，然后点击“Export to Designer file (.txt)”将驱动参数集保存到项目目录。
5. 将电机相输出连接到电机。
6. 连接交流电源到功率输入连接器，开启系统电源。
7. 启动MCEDesigner工具，通过“File” > “Open”打开IMC101T - T038控制器的默认配置文件（.irc）。
8. 如果MCEDesigner无法自动连接到控制板，可通过“System”窗口 > Preferences > Connection > Connect using选择其他可用的COM端口。
9. 点击“Tools” > “Programmer”，选择“Program Parameters”，浏览并选择步骤4中创建的系统驱动参数文件，将参数编程到iMOTION™ IC的内部SRAM中。
10. 点击控制栏中的绿色交通灯按钮启动电机。

六、iMOTION™开发工具和软件

（一）MCEWizard设置概述

安装MCEWizard后，在Windows桌面会出现其快捷方式。双击打开MCEWizard，通过下拉列表选择MADK控制板或功率板。如果最新的功率板未在工具中预配置，可选择相似的功率板并手动输入特定参数，确保选中“I have modified the circuit board”和“Enable advanced question”复选框。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。

（二）MCEDesigner设置概述

安装MCEDesigner后，在Windows桌面打开快捷方式，打开“IMC101T_xx.irc”文件。要将驱动系统参数文件编程到IMC101T - T038中，点击“Tools”菜单选择“Programmer”，在弹出窗口中选择“Program Parameters”，浏览选择MCEWizard创建的参数文件，点击“Start”进行编程。编程完成后，MCEDesigner可用于启动/停止电机、显示电机电流轨迹、更改电机速度、修改驱动参数等。

七、原理图和布局

（一）直流母线电压测量

连接器J3的引脚14可访问直流母线电压，有三种反馈情况。默认情况下，Eval - M1 - 05 - 65D上未安装R14，对应控制卡上必须安装下拉电阻。根据下拉电阻的安装位置，DCBSENSE电压会有不同的范围。若不需要DCBSENSE引脚的反馈，应移除R13A或R13B以避免连接器上出现高电压。

（二）热敏电阻输出

评估板通过20针连接器J3的引脚15提供热敏电阻/NTC输出，可通过电阻测量计算温度。CIPOS™ Micro数据手册中列出了热敏电阻的详细信息。

（三）EMI输入滤波器和整流电路

该电路包括由CX1、CX2、L1、CY1和CY2组成的无源EMI滤波器、4A/600V整流块BR1和用于浪涌电流保护的NTC电阻RT1。电解电容器C1和两个陶瓷电容器C10、C11用于缓冲整流后的直流母线电压DCP。测试时建议使用外部保险丝。

（四）逆变器部分

逆变器部分使用CIPOS™ Micro IPM实现，模块包含六个功率MOSFET和三个半桥栅极驱动器。分流电阻部分包括0Ω电阻R22 - R27，用于连接或断开分流信号到连接器J3。三个电容器C29、C31和C33用作自举电容器，提供必要的浮动电源电压。

（五）电源

评估板上的电源电路包括LNK304，用于直接从直流母线生成15V（Vcc），Vcc连接到CIPOS™ Micro内部的栅极驱动器。线性稳压器LD1117S33从Vcc生成3.3V，用于过流比较器电路。LED1用于指示板是否通电，Vcc和3.3V也存在于20针接口连接器J3上，为控制板上的电路供电。

（六）过流电路

过流保护电路的比较器的开集输出GK上拉到3.3V，并通过电阻R5和电容器C13进行滤波。比较器阈值可通过电阻R6和R7组成的分压器设置，默认情况下发射极分流跳闸时R7为1kΩ，单分流应用中R7需改为3.48kΩ。

（七）布局

评估板的布局可用于不同电压或功率等级，功率PCB为两层PCB。如需更详细的信息和最新的Gerber文件，可联系技术支持团队。

八、物料清单

评估板的物料清单包含了各种元件，如整流桥、电容器、电阻器、集成电路等，详细信息可参考文档中的表格。

EVAL-M1-05-65D评估板为电机驱动应用提供了一个全面、可靠的解决方案。通过了解其特性、引脚分配、启动步骤和相关电路设计，工程师们可以更好地利用这款评估板进行电机驱动系统的开发和测试。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和见解。